Род сосна (Pinus) насчитывает около 100 видов и входит в семейство Pinaceae, представленное сосной, кедром, елью, пихтой, лиственницей, псевдотсугой и др.
В Советском Союзе этот род представлен 15 видами; 8 видов сосредоточено в центральной европейской части. Наиболее широко распространен вид сосна обыкновенная — P. silvestris. Сибирская сосна, или сибирский кедр (P. sibirica), произрастает в северо-восточных районах, куда заходит из Сибири и Северной Монголии.
Род сосна подразделяется на подрод Diploxylon — двухвойные сосны с крылатыми семенами и подрод Haploxylon — пятихвойные, или кедровые с бескрылыми семенами. В последний входят кедр сибирский и корейский, кедровый стланик, а также сосна веймутова.
В практических целях род сосна делится на 4 секции: I. Pinaster — парная, плосковыпуклая хвоя; II. Taeda — в пучке 2—3 хвоинки; III. Strobus — в пучке 5 хвоинок, шишки яйцевидные; IV. Cembra — в пучке 5 хвоинок, семена без крылышек.
Представители этого рода относятся к вечнозеленым растениям. Побеги сосен бывают удлиненные и укороченные. На первых развивается лишь бурая чешуевидная хвоя, на вторых — зеленая плоско-выпуклая или трехгранная в виде игл, по 2, 3, 5 в пазухах пленчатых чешуй. Деревья достигают высоты 50—75 м (сосна желтая, сосна Ламберта) при диаметре 2—4 м; сосна обыкновенная — 48 м при диаметре 1 м, кедр сибирский соответственно 45 и 2 м. Для кроны характерна определенная коничность и мутовчатое расположение ветвей. Игловидные листья или иглы достигают длины 30 (сосна Канарская) или 45 см (сосна болотная). Иглы на соснах держатся от 2 до 7 лет, в среднем 3 года. На старых деревьях и в Крыму — 2 года. Наибольшую длину хвоинки имеют в возрасте 24 лет. В равнинных условиях европейской части ареала сосны продолжительность жизни хвои редко превышает 4 года, а в Сибири и на Севере достигает 8—9 лет. Наибольшую длину хвоя имеет в южных широтах и на низменности. Количество хвоинок на единице длины побега или отношение веса хвоинок и размера побегов с хвоей с возрастом деревьев увеличивается. По данным И. И. Сяксаева, охвоенность побегов в Пензенской области у 9-летних деревьев составила 6)%, 30-летних — 75,1%, 73—89-летних — 75,8%. Длина однолетних хвоинок у 12-, 24-, 30-, 40-, 70-летних деревьев составила в верхней части кроны 4,9—6,9 см, в средней — 3,7—5,9, в нижней — 3,0—4,0. Причем наименьшая длина хвоинок была у 70-летних деревьев.
Опадение игл у сосен имеет сезонные колебания. Максимум отмечается осенью. Так, по данным Крея и др. в естественных насаждениях сосны вирджинской в возрасте 7—36 лет за год опадало от 294 до 558 г/м2 сухого веса игл в зависимости от возраста.
Проведенные в Швеции исследования хвои 10—15-летних сосен (P. silvestris) с помощью ультраминиатюрной термопары показали, что температура хвои превышает температуру окружающего воздуха на 12—15°.
Винтовое расположение хвои на стволе служит основным признаком для деления сосен. Если спираль идет вверх справа налево, то дерево относится к левым, а наоборот — к правым. Правые сибирские кедры в этом понимании урожайнее левых на 12%. Правые крымские сосны на 50% урожайнее левых. Видимо, здесь среди правых сосен более особей женского типа. Но четкого объяснения этому пока не дано.
Мужские колоски (5—7 мм) желтого цвета находятся у основания молодого побега. Женские колоски (5—6 мм) — красноватые — расположены по 1—2 или по несколько штук на концах побегов. Опыление осуществляется ветром. Пыльца переносится ветром на 100—150 км. Имеются возможности и самоопыления. Сосны бывают только с мужскими или только с женскими колосками. Шишки созревают 2—3 года, становясь деревянистыми. Шишки сосны обыкновенной по внешним признакам (форма, размеры, окраска, форма апофизов покровных чешуй и др.) весьма разнообразны. В литературе имеются указания о наличии определенной связи между указанными выше признаками и качественными показателями семян, возможно, существует связь также и с генетическими особенностями построения древесины и продуктивностью роста деревьев. Размеры шишек довольно сильно варьируют (от 0,5 до 35,0 см). Возмужалость у сосны обыкновенной наступает в 12—15 лет. Иногда шишки встречаются и на 3—5-летних деревьях. Семенные годы у сосен бывают через 3 года (западные районы) и 10—12 лет (северные районы); под Москвой — 6 лет. Урожай сосны обыкновенной составляет в среднем на 1 га 757 г семян. На юге и с возрастом урожай бывает в 2—3 раза больше. Причиной колебания урожаев сосны считают различный баланс питательных веществ, при этом повторяемость семенных лет связывают с погодой мая—июля и величиной текущего урожая шишек. На качество и урожайность семян большое влияние оказывают генотипический состав древостоя и особенности климата, связанные с географической широтой. По данным М. А. Щербаковой, Е. М. Марьина, в годы с благоприятными погодными условиями всхожесть и энергия прорастания семян сосны оказываются достаточно высокими как в южных, так и в более северных районах. Хотя и в такие годы средний вес шишек и 1000 семян закономерно уменьшается при продвижении с юга на север. После хорошего урожая дерево несколько лет дает слабый урожай или вовсе не плодоносит в результате недостаточного накопления ассимилятов. Сосна Веймутова дает урожай то ежегодно, то через несколько лет. Кедр сибирский плодоносит ежегодно. Но бывали случаи, когда высокие урожаи кедра повторялись 2 года подряд, а у сосны на Алтае и в Забайкалье — 3—4 года. С. А. Ростовцев связывает урожаи и их колебания с солнечной активностью. На связь плодоношения с солнечной активностью указывают также А. А. Гоббе, М. П. Скрябин, Т. П. Некрасова, М. П. Скрябин, М. С. Эйгенсон и др.
Ежегодная потребность семян в Финляндии для сосны обыкновенной составляет 15 т семян, в том числе для посева на лесокультурной площади — 12 т и питомников — 3 т.
Около 20% годовой потребности в семенах удовлетворяется за счет заготовок с растущих деревьев в специально отобранных семенных насаждениях, остальная часть — на лесосеках. Стоимость семян, заготавливаемых в семенном насаждении, на 30% выше стоимости семян на лесосеках. Семена с клоновых плантаций в 4 раза дороже обычных.
Семена сосны в отдельные годы на севере имеют низкую всхожесть либо оказываются недоразвитыми. Если же хранить шишки сосны, собранные в осенний период или в середине зимы, то всхожесть их может повышаться (происходит их дозревание). М. А. Щербакова и Е. М. Марьин указывают, что хранение шишек сосны первых сроков сбора в течение 1—1,5 мес в неотапливаемых помещениях повышает всхожесть семян, причем наиболее интенсивно созревают партии, имевшие при сборе низкую всхожесть. У сосны обыкновенной наиболее высокую относительную всхожесть имеют шишки, собираемые и перерабатываемые осенью (сентябрь-октябрь), у сосны крымской — зимой (январь). Так, всхожесть шишек сосны крымской (Ростовская область) в январе составляла 27,1%, феврале — 25, марте — 22,4, апреле — 21,3%.
Всхожесть шишек сосны обыкновенной уменьшается в направлении с запада на восток. В феврале в Костромской области она равнялась 26,9%, Пермской — 19,4, Читинской — 16,5%. С севера на юг тоже имеет место снижение всхожести шишек сосны обыкновенной.
Шишки обычно собирают с плюсовых деревьев (стройные особи, с высоко поднятыми острыми узкими кронами). В Швеции для семеноводчества в 70-е годы было установлено более 3000 плюсовых деревьев, с которых и собирают семена. Плюсовые деревья толще средних своих соседей на 60—70% и выше их на 10—15%. Стволы у них хорошо очищены от сучьев. Семена, собранные с вершины нормальных деревьев, весят на 20—30% больше собранных с нижних ветвей третьего и четвертого порядка. Сеянцы, выращенные из них, первый год растут в 2 раза быстрее.
Для создания плюсовых насаждений большую роль играет селекция и специальная служба, которая представляет собой сеть лесосеменных станций, специализированных семенных хозяйств и семенных плантаций. Так, в Вятско-Полянском спецсемлесхозе сосняки занимают 26% общей площади. Более 70% деревьев в плюсовых насаждениях пригодно для сбора семян, в том числе 15 плюсовых деревьев в возрасте 120 лет (высота 36 м, диаметр 52 см). Только в Подмосковье выявлено и аттестовано 152 плюсовые сосны.
Деревья в насаждениях, помимо плюсовых, бывают нормальные и минусовые. Так же подразделяются и леса. Плюсовые леса — это самые высокопродуктивные и высококачественные. Доля плюсовых и нормальных деревьев в них составляет 20—30%. Такие насаждения обычно зачисляют в семенные заказники. Они служат основной базой для заготовки семян. В минусовых насаждениях семена не собираются. Плюсовые деревья и насаждения используются также как маточники для семенного и вегетативного размножения. Лесники-верхолазы берут с них черенки для прививки саженцам.
Как известно, основной формой сортового семеноводства лесных пород являются прививочные клоповые лесосеменные плантации. Но наряду с закладкой клоновых плантаций в настоящее время в лесном хозяйстве предусмотрена организация постоянных лесосеменных участков (ПЛСУ) путем отбора лучших естественных сосновых молодняков или культур. Основным приемом формирования ПЛСУ служит разреживание (2—3 приема) сосняков с учетом половых признаков и создание оптимального пыльцевого режима (плотность пыльцевого облака, принос пыльцы извне, массовое доопыление и др.).
Для получения семян из сосновых и еловых шишек служат специальные помещения — шишкосушильни. В Калининской области (Максатихинский леспромхоз) в 1978 г. построена одна из крупнейших в европейской части СССР шишкосушильня. За сутки она перерабатывает 10 т шишек. В ней используются мощные калориферы. А. А. Звьедре предлагает вести учет шишек не по массе, а по объему, как это делается в Латвии, и единицей меры использовать гектолитр (100 л). При таком способе измерения время сбора шишек (в декабре или в марте), т. е. длительность хранения их, не влияет на количество выхода семян из единицы сырья.
Механизация сбора и переработки кедровых шишек имеет первостепенное значение. В 1966 г. в Горно-Алтайском опытном лесокомбинате была изготовлена импульсная установка УОШ-1, способная отряхивать шишки с деревьев диаметром до 60 см. Действие ее основано на резком ударе, наносимом дереву взрывом порохового заряда. Из других механизмов следует отметить машину МОИС для размола шишек, просеивания и проветривания орехов (производительность 600—1000 кг шишек в ч.), машину МК-1 (производительность 500—600 кг в ч.).
Сосна обыкновенная, или линнеевская (P. silvestris), характеризуется парной хвоей, живущей 2—3 года на ветвях, расположенных в мутовках, и красноватой чешуйчатой корой. Ее шишки созревают на второй или на третий год, семена выпадают лишь весной, когда шишки раскрываются. Семена разноцветные, крылатые; крылышко охватывает семя сбоку и с ним срастается, края же остаются свободными. Размножается в основном семенами. Это дерево первой величины. Часто ее называют деревом Востока. Наиболее полно сосна обыкновенная изучена Л. Ф. Правдиным, который выделяет 5 подвидов: сосна обыкновенная лесная, крючковатая, лапландская, сибирская и степная. Ввиду разнообразия форм, связанных с отдельными районами распространения, сосна обыкновенная также делится на климатические экотипы: варшавская, вятская, воронежская, кулундинская, пермская, рижская, тамбовская и др. Имеется солончаковая сосна, произрастающая на засоленных почвах с высоким содержанием хлора, натрия и SO4-. Ее осмотическое давление в 2,5 раза больше, чем у сосны на песках. На меловых склонах произрастает меловая сосна и т. д. По характеру, цвету хвои и величине шишек выделяются морфологические формы сосны. Они характеризуются скрученными, плакучими ветвями, колоннообразной кроной, густым ветвлением, голубоватой хвоей, шарообразной кроной и серебристым оттенком хвои. По типу коры выделяют: а) сосну с чешуйчатой корой, произрастающую во влажных местах; б) сосну с пластинчатой корой — на сухих песках; в) сосну с зеркально-желто-красной корой, произрастающую в долинах. Имеется форма воротничковой сосны.
В Советском Союзе распространены также сосна крымская, пицундская, горная, веймутова, эльдарская и др. Хорошо прижилась горная норвежская сосна на Куршской косе. Подробное описание систематико-биологических особенностей указанных сосен имеется в работах О. Г. Каппера, А. М. Семеновой-Тянь-Шанской, Л. Ф. Правдина, А. В. Побединского и др.
Сосна сибирская, или кедр сибирский (P. sibirica Z.), характеризуется жесткой, темно-зеленой хвоей, по 5 трехгранных хвоинок в пучке. Однолетние побеги покрыты рыжеватым пушком. Ветви расположены в мутовках, прирост побегов в высоту медленный. Живет хвоя от 3 до 11 лет, чаще 4—7 лет. Почки заостренные, продолговатые, расположены на концах удлиненных побегов. Шишки яйцевидные, иногда почти шаровидные или цилиндрические, длиной от 3 до 13 см, толщиной 3—8 см. Семена (орешки) бескрылые, коричневого цвета, зубовидной округленной формы, длиной 7—14 мм, толщиной 5—9 мм. Это однодомное раздельнополое растение, мужские и женские репродуктивные органы расположены на одном дереве.
Побеги с женскими шишечками располагаются в основном в верхней части кроны, на наиболее толстых ветвях. Цветет кедр позднее сосны обыкновенной, в июне. Количество пыльцы достигает 130 кг/га. Корневая система сильно развитая, преимущественно поверхностная. Размножается кедр семенным путем, реже имеют место самопрививки кедра. В экологическом плане — это горная порода.
На основании морфологических различий у кедра сибирского в начале XX века выделены черная, подгольцовая, торфяная, или рямовая, формы кедра. На о-ве Головин в Белом море нижние ветви кедра сибирского распластались прямо по земле и пустили корни. Встречаются единично сибирские кедры и на других беломорских островах.
Первые географические культуры кедра в Сибири были созданы Институтом леса и древесины СО АН СССР, а в европейской части СССР — ВНИИЛМ Гослесхоза СССР. На территории СССР произрастает в основном 3 вида кедровых сосен: кедр сибирский, маньчжурский, или корейский, кедровый стланник, или стланец. Кроме того, встречаются европейский (P. cembra) и американский кедры (P. flexilis). Наиболее подробное описание систематики и биологии кедра дано в работах О. Г. Каппера, Г. В. Крылова, Т. П. Некрасовой, Н. К. Таланцева, А. Н. Пряжникова, Н. П. Мишукова и многих других.