Студенту

УДК 630*232.411.1: 630*5
Павлов И.Н., Барабанова О.А.

Рост сосны обыкновенной разного географического происхождения в условиях Красноярской лесостепи

 Рассмотрены закономерности роста географических культур сосны обыкновенной 35-летнего возраста. С использованием кластерного анализа установлено географически обусловленное  сходство популяций различного исходного происхождения.

Вопрос о влиянии происхождения семян на рост лесных культур имеет общебиологическое и лесоводственное значение и огромную историю. Эксперименты по оценке устойчивости, продуктивности древесных видов в новых для них условиях среды проводятся в течение длительного времени во многих регионах (Правдин, 1964; Вересин, 1972; Ирошников, 1977; Черепнин, 1977 и др.).
Исследования проведены в географических  культурах, созданных  в 1966 – 1967 гг. под руководством А.И. Ирошникова посадками 2-3 летних сеянцев сосны на старопахотных землях Красноярской лесостепи. Схема размещения: 0,75 м в ряду и 1,5 м между рядами. Было высажено 85 климатипов сосны обыкновенной из разных частей ареала (нами обследовано 11). В 2002   г. часть культур погибла от пожаров, что позволило взять достаточное количество моделей.
Информация о районах происхождения семян сосны обыкновенной представлена в таблице 1. К сожалению, отсутствует подробная информация о месте сбора семян, что затрудняет возможность более точной интерпретации полученных результатов. Это особенно важно в связи с большой климатической и эдафической полиморфностью насаждений на территории лесхоза. Наиболее неблагоприятные условия произрастания складываются в Ленно-Алданской провинции. Выделяется Лениногорский лесхоз с большим количеством осадков (720 мм в год) и не очень высоким значением эффективных (>5 оС)  температур (2068 оС).

Для большинства провениенций характерны сближенные данные хода роста по высоте (рисунок 1).  С увеличением возраста различие по высоте между климатипом с соответствующими  и несоответствующими (Олекминский лесхоз) данным лесорастительным условиям увеличивается. И это несмотря на значительный отпад всходов и сеянцев с несоответствующим данным условиям генотипом (сближение их генетического состава). Деревья Лебяженской провениенции до 20-летнего возраста растут как большинство климатипов, в дальнейшем достигают наибольшей высоты (16,5 м).

Рисунок 1.– Ход роста модельных деревьев по высоте (обозначения в    таблице 2)

К одним из способов классификации объектов по их признакам (количественным и качественным) относится кластерный анализ. Задача анализа состоит в разделении исходной совокупности объектов на группы (кластеры или таксоны), обладающие определенной схожестью, близостью между собой. Большая группа методов кластеризации использует в качестве целевой функции внутригрупповую сумму квадратов: разбиение каждого множества должно быть таково, чтобы оно минимизировало внутригрупповые суммы квадратов (Вуколов, 2004).
При оценке культур различного географического происхождения необходимо сравнивать множество количественных и качественных признаков. Для этого незаменимо применение кластерного анализа.
Включение в анализ всех параметров из таблицы 1 не позволило получить интерпретируемую информацию. Причина заключается в многообразии ответной реакции культур разного происхождения и значительном влиянии случайных факторов.
Как и следовало ожидать географические закономерности проявились при включении в кластерный анализ показателей, характеризующих продуктивность древостоя (диаметр, высота, запас на га).
В случае использования разных единиц измерения одним из условий применения анализа является предварительная нормировка признаков (их преобразование в безразмерные величины). Нормировка, особенно по формуле (х/хср)/? (применяется в пакете STATISTICA), сильно искажает геометрию исходного пространства, что может изменить результаты кластеризации (Вуколов, 2004). В связи с тем, что при изучении географических культур важно знать, как они растут относительно друг друга, предпочтение было отдано преобразованию данных с помощью отношения х/хср.
Анализируя структуру полученной дендрограммы можно видеть географически обусловленную закономерность образования кластеров (рис. 2, табл. 3).

Рисунок 2. – Результаты кластерного анализа (Weighted pair-group average,  Euclidean distances)

Таблица 3. - Евклидово расстояние между провениенциями

Наиболее сближенный кластер (4, 8, 9) объединяет провениенции сосны из Читинской области (Ингодинский и  Красночикойский лесхозы) и Республики Бурятия  (Мухоршибирский лесхоз). Следующий кластер с малым расстоянием между объектами (7, 10) образован культурами, выращенными из семян Пермского и  Миасского  происхождения. Небольшое расстояние между этими кластерами и Боготольской провениенцией (2) свидетельствует об их генетической близости. Географически близко расположенные Лебяженский, Горно-Колыванский и Лениногорский провениенции,  входят в один кластер с очень близким размещением (6, 5, 1).  На значительно большем расстоянии от других климаэкотипов размещается Олекминская провениенция (11).

Литература

1. Вересин М.М. Влияние происхождения семян сосны обыкновенной на рост культур. – В кн.: Доклады ученых – участников Международного симпозиума по селекции, генетике и лесному семеноводству хвойных пород. (Новосибирск, 19–25 июня 1972г.). - Пушкино, 1972.  - С. 38 - 48.
2. Вуколов Э.А. Основы статистического анализа. Практикум по статическим методам и исследованию операций с использованием пакетов STATISTICA и EXCEL: Учебное пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. - 464с.
3. Ирошников А.И. Географические культуры хвойных в Южной Сибири. – В кн.: Географические культуры и плантации хвойных в Сибири. Новосибирск: Наука, 1977.  - 168с.
4. Правдин Л. Ф. Сосна обыкновенная. Изменчивость, внутривидовая систематика и селекция. М., 1964. - 191с.