Пихта сибирская (Abies sibirica Ldb.) — древнейший представитель семейства сосновых, один из компонентов темнохвойных лесов Сибири. Это крупное дерево с низкоопущенной пирамидальной кроной, достигающее высоты 30 м и диаметра 60—80 см.
Произрастает она совместно с кедром, елью, осиной, а в районах с наибольшими показателями относительного увлажнения образует чистые леса или имеет преобладание в составе пород (Назимова, 1975). Оптимальные условия для своего роста в Сибири пихта находит в предгорных и низкогорных районах Алтае-Саянской горной области.
Пихтовые леса в нашей стране занимают довольно большую площадь (около 18 млн. га) с общим запасом древесины свыше 3 млрд. м3, причем распространены они далеко неравномерно. Так, в Западной Сибири из 4234 тыс. га лесопокрытых площадей более половины (2230,3 тыс. га) приходится на территорию Кемеровской области.
Древесина пихты сибирской используется в угольной промышленности на рудничную стойку; в других отраслях производства — на выработку целлюлозы, бумаги, искусственного волокна и т. п. Кроме древесины, пихта сибирская дает сырье для получения синтетической медицинской камфары, которая по своим лечебным свойствам не уступает натуральной, добываемой из камфарного дерева. Пихтовое масло имеет большой спрос в парфюмерном производстве и кинематографии. Из коры пихты добывается смола («пихтовый бальзам»), широко применяемая в оптической промышленности. В семенах содержится масло, пригодное для выработки высококачественных лаков. Хвоя и кора пихты обладают исключительными фитонцидными свойствами, что ставит ее древостой на одно из первых мест в санитарно-гигиеническом отношении. Молодые деревца пихты используются населением в качестве новогодних «елок» охотнее, чем ель сибирская. Все это ставит пихту сибирскую в ряд основных древесных пород нашей страны.
Крупнейшие массивы пихтовых лесов располагаются в сравнительно доступных районах, что создает условия для их интенсивной эксплуатации. Особенно сильно вырубаются пихтачи на территориях, тяготеющих к угледобывающим центрам.
Возобновление пихты на лесосеках идет крайне медленно. Около 80% сплошных пихтовых вырубок восстанавливается через смену мягколиственными породами. Следовательно, усиление эксплуатации пихтовых лесов приводит к их сокращению и увеличению площадей малоценных насаждений. При таком положении естественно стремление лесоводов ускорить рост пихты на вырубках.
В Новосибирской области с этой целью засаживают вырубки в плужные борозды дичками, заготавливая их рано весной под пологом пихтовых древостоев. Опыт этот удачен: пихта хорошо приживается, но метод заготовки дичков очень трудоемок и не всегда обеспечивает хорошее качество саженцев, так как при заготовке может быть сильно нарушена их корневая система. Совершенно необходимо развивать семеноводство пихты и выращивать сеянцы в питомниках.
Однако организация семеноводства пихты сибирской затруднена периодичностью плодоношения, низкими посевными качествами семян, сложностью их заготовки ввиду быстрого рассыпания шишек. Отчасти эти отрицательные факторы связаны также с недостаточной изученностью особенностей плодоношения пихты.
В соответствии с поставленными задачами в работе рассмотрены основные особенности плодоношения пихты сибирской в Западной Сибири, подтвержден ряд ранее известных положений и выявлены некоторые новые закономерности ее плодоношения. Впервые дано цитоэмбриологическое описание генеративных органов, охватывающее весь цикл их развития, установлены сроки прохождения отдельных этапов цикла, показана зависимость развития от погоды.
Отмечено сравнительно позднее вступление древостоев пихты сибирской в репродуктивную фазу развития, что объясняется зависимостью проявления репродуктивной способности у отдельных деревьев от прохождения определенных возрастных изменений и от сформированности вегетатирующей системы. Для пихты характерно начало плодоношения при достижении деревьями высоты 7—10 м и диаметра 8—18 см.
Установлена значительная зависимость проявления репродуктивной способности от условий местопроизрастания и онтогенеза дерева: чем интенсивнее рост в молодом возрасте, тем раньше начинается плодоношение. Начало плодоношения совпадает с периодом наиболее интенсивного роста деревьев в высоту.
В работе последовательно рассмотрен процесс формирования урожая в четырех типах лесов, выявлено своеобразие генеративного цикла у пихты сибирской и его значительные нарушения на разных этапах, что вызывает большие потери (до 90%) и усиливает неравномерность урожаев по годам. Дифференциация женских зачатков может прерываться на разных фазах в зависимости от внешних условий, что свидетельствует о высокой лабильности морфогенеза у изучаемой породы. Потери урожаев в зависимости от времени появления делятся на следующие виды: а) летние (июль предшествующего урожаю года); б) осенние (август — сентябрь предшествующего урожаю года); в) июньское отмирание стробилов в год цветения и урожая.
Исследование особенностей формирования урожая у отдельных деревьев показывает, что уровень заложения генеративных зачатков и потерь первого года контролируется таксационными признаками (диаметр, высота, объем ствола и кроны), а июньское отмирание, сильно снижая урожай, с таксационными признаками не связано и зависит от неравномерного развития женских стробилов, в результате чего часть из них ко времени вылета пыльцы не достигает рецептивной фазы.
В связи с этим для повышения урожайности пихты сибирской на лесосеменных участках необходима экспериментальная разработка приемов снижения или полной ликвидации потерь потенциальных урожаев. Такая задача может быть решена только после дальнейших научных исследований, направленных на раскрытие физиолого-биохимических механизмов, управляющих репродукцией.
На данном этапе изученности этого вопроса установлено, что текущий урожай не оказывает заметного воздействия на уровень закладки генеративных органов и величину потерь потенциальных урожаев. Обнаружено сильное влияние погоды на всех этапах формирования урожая от заложения генеративных зачатков до созревания шишек. Хороший урожай соответствует, как правило, оптимальному сочетанию метеорологических факторов в наиболее ответственные и решающие периоды генеративного цикла. При благоприятном сочетании внешних условий древостой пихты сибирской способен давать повышенные урожаи несколько лет подряд.
Установленные закономерности плодоношения в зависимости от внешних факторов дают возможность научного обоснования прогноза урожая у пихты сибирской.
В популяциях пихты деревья сильно различаются ритмом плодоношения и устойчивостью урожаев по годам. Анализ показывает, что различия их по плодоношению обусловлены не только индивидуальными условиями роста, но и генетическими факторами, что свидетельствует о перспективности селекции на урожайность и должно учитываться при создании лесосеменных участков. В работе дано описание лучших для этой цели деревьев, отличающихся довольно частыми, высокими и устойчивыми урожаями.
Изучение строения кроны выявило значение дополнительного образования у плодоносящего дерева большого числа межмутовочных побегов. Они, образуя шишки, восполняют малую протяженность женского генеративного яруса и увеличивают урожай шишек и семян.
Плодоношение отдельных деревьев в древостоях зависит не только от внешних условий, но и от внутренних биологических факторов. Выявлена высокая индивидуальная изменчивость деревьев по урожайности. Подтверждена ранее полученная для других древесных пород статистическая связь числа шишек с диаметром стволов и установлена связь урожайности деревьев пихты сибирской с их высотой.
Изучение индивидуальной и эндогенной изменчивости деревьев по размерам шишек (длина, толщина, форма, вес) и выходу семян (число, вес, вес 1000 семян, процент выхода) показывает, что изменчивость разных признаков у пихты по своему характеру и закономерностям неодинакова и специфична. Наименьшей изменчивостью характеризуется толщина шишек, а наибольшей — их вес, превышающий вариабельность длины в 1,3—2,3 раза. Изменчивость ряда признаков обнаруживает высокую степень взаимной корреляции. В целом по основным закономерностям изменчивости ряда признаков пихта сибирская обнаруживает параллелизм с другими представителями семейства сосновых.
В популяциях пихты сибирской выявлено наличие деревьев, отличающихся крупными шишками и высоким выходом семян. Размеры шишек не обнаруживают связи с бонитетами условий местопроизрастания и таксационными признаками, а определяются лишь генетическими особенностями деревьев, что позволяет использовать данный признак для селекционной характеристики. При этом следует учитывать, что размер шишек, абсолютный вес и выход семян уменьшаются при переходе от высоких урожаев к низким, а в пределах кроны дерева — сверху вниз.
В урожаях шишек в пихтовых древостоях отмечены сильные колебания по годам. Фактический урожай составляет в среднем 36,0—46,9% от возможного, причем в более производительных типах леса наблюдается более высокая сохранность потенциальных урожаев. Сохранность урожаев у наиболее развитых деревьев в 1,8—2,6 раза выше, чем у деревьев с меньшими параметрами.
Подтверждены ранее полученные другими исследователями данные о низкой всхожести семян пихты сибирской, отмечено образование в урожаях пихты большого количества пустых, поврежденных в кроне вредителями и загнивших семян после сбора.
Установлена причина образования пустых семян. Основная из них — неопыленность, меньшее значение имеет ранняя абортивность семян. Даже в семенные годы до 20% семяпочек остаются неопыленными. Качество семян пихты сибирской снижается также вследствие поражения их личинками пихтового семееда. В среднем личинками заражено 16% семян, но в отдельные годы заражение достигает 70—100%. Доля пустых и поврежденных семян особенно велика в годы слабых урожаев. Сбор их в такие годы совершенно нецелесообразен.
В природных условиях в насаждениях пихты сибирской, несмотря на значительную уязвимость генеративных процессов и низкое качество семян, опадает ежегодно от 42,5 до 1750 тыс. шт. всхожих семян, что вполне достаточно для нормального возобновления пихтачей, отличающихся разновозрастностью, растянутым во времени ходом естественного возобновления и способностью подроста в течение длительного срока выносить затенение материнским пологом. Это обеспечивает жизнестойкость и процветание пихты сибирской как одного из древнейших видов и позволяет ей в течение длительного времени удерживать довольно большой географический ареал.
Однако низкое качество семян в известной степени не удовлетворяет требованиям практики, так как тормозит развитие работ по искусственному восстановлению пихтовых лесов. Повышение качества семян пихты сибирской может быть достигнуто путем разработки комплекса мероприятий по защите урожая на лесосеменных участках от насекомых-вредителей и организации правильного хранения шишек после сбора для предотвращения загнивания семян.
В работе предложена система первоочередных мер по созданию семеноводства пихты сибирской. Она основана на тех же принципах, которые приняты для других хвойных пород с учетом некоторой специфики биологии породы.
Исходя из результатов проведенной работы, для производства целесообразно рекомендовать следующие мероприятия.
1. Проводить селекционную инвентаризацию пихтовых насаждений.
2. Для производственных заготовок семян выделять наиболее производительные участки пихтовых древостоев I—II классов бонитета, которые следует использовать как главный источник маточного семенного фонда по созданию лесных культур.
3. В лесхозах создавать страховой запас семян пихты на 1—2 года с тем, чтобы в несеменные годы сбор не планировался и не производился. Для хранения семян использовать метод В. В. Протопопова и В. Д. Стаканова (1974).
4. Для планирования заготовки семян ориентировочный прогноз урожая производить путем сопоставления дефицита влажности первой декады июля со среднемноголетним. При повышенном дефиците влажности можно ожидать хороший урожай в следующем году. Данный прогноз должен корректироваться путем оценки на лесосеках состояния генеративных зачатков пихты в августе предшествующего урожаю года и в августе года урожая.
5. Оптимальный срок заготовки шишек пихты — 1—2 декада сентября. Для увеличения периода заготовки в годы с сухим летом сбор шишек можно проводить уже в третьей декаде августа. В связи с большой влажностью при хранении шишки ранних сроков сбора следует насыпать тонким слоем с систематическим перемешиванием в сухом, хорошо проветриваемом помещении.
6. Для организации постоянных лесосеменных участков естественного происхождения следует отбирать лучшие пихтовые молодняки. Проведение в них индивидуального отбора, вырубки сопутствующих пород и ухода при систематическом обеспечении достаточного светового и почвенного питания создает условия для получения более ранних, повышенных и устойчивых урожаев.
7. Заготовку семян и черенков для создания специальных семенных участков искусственного происхождения проводить с деревьев, превышающих средние значения для насаждения по диаметру на 25—40 и по высоте на 11—12%. При равных условиях предпочтительнее здоровые деревья с густой кроной и эластичной, не растрескавшейся корой зеленоватого оттенка с большим количеством крупных смоловместилищ. Дополнительный признак — величина шишек, так как крупные шишки отличаются более высоким выходом семян.