Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологические ресурсы ореха маньчжурского (Juglans Mandshurica Maxim.) в Приморском крае

ВАК РФ 03.02.14, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "Биологические ресурсы ореха маньчжурского (Juglans Mandshurica Maxim.) в Приморском крае"

На правах рукописи

Рейф Ольга Юрьевна

БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ОРЕХА МАНЬЧЖУРСКОГО (JUGLANS MANDSHUR/CA MAXIM.) В ПРИМОРСКОМ КРАЕ"

03.02.14 - биологические ресурсы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 2 ИЮЛ 2015

Владивосток 2015

005570790

005570790

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Приморская государственная сельскохозяйственная академия».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Гуков Геннадий Викторович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заслуженный работник Высшей школы Российской Федерации

Осипов Сергей Владимирович, доктор биологических наук, доцент, ФГБУН «Тихоокеанский институт географии Дальневосточного отделения РАН», заведующий лабораторией биогеографии и экологии

Аистова Елена Васильевна, кандидат биологических наук, Амурский филиал Ботанического сада - института Дальневосточного отделения РАН, и. о. заведующего лабораторией защиты растений

Ведущая организация: ФГБОУ «Дальневосточный государственный аграрный университет», г. Благовещенск

Защита состоится «25 сентября» 2015 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 005. 005. 02 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки «Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН» по адресу: 690022, г. Владивосток, проспект 100 лет Владивостоку, 159, ТИБОХ ДВО РАН. Тел: (423)231-40-50,

E-mail:al-xv@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в филиале Центральной научной библиотеки ДВО РАН (г. Владивосток, проспект 100 лет Владивостоку 159 ТИБОХ ДВОР АН).

Текст автореферата размещен на сайте www.piboc.dvo.ru

Автореферат разослан« » 2015г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук^" Салохин A.B.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования и степень ее разработанности.

Леса Приморского края являются уникальными природными комплексами, занимающими около 80 % его территории. Сложная геологическая история, горный рельеф и муссонный климат обеспечивают большое разнообразие типов леса, в которых произрастает орех маньчжурский.

Древесина маньчжурского ореха имеет красивую текстуру, обладает высокой прочностью. Еще А.Ф. Будищев писал, что «...древесина орехового дерева идет на поделки, преимущественно как мебельный лес и для отделки кают на пароходах» (Будищев, 1883). Древесина ореха использовалась для различных целей на протяжении многих десятилетий, и лишь в конце двадцатого века законом Приморского края от 29.10.1999 № 69-кз орех был запрещен в рубку. Орех маньчжурский - это богатый источник органических (жиры, белки, углеводы), неорганических (фосфор, калий, азот), а также биологически активных веществ (юглон). Эти вещества могут служить сырьем для производства пищевой, фармацевтической и косметической продукции.

Изучение, сохранение и восстановление лесоресурсного потенциала ореха маньчжурского на территории Приморского края являются актуальными проблемами дальневосточного лесоведения и лесоводства.

Орех маньчжурский запрещен в рубку, но прижизненное применение всех его свойств является важным дополнением к комплексному использованию всех лесных богатств края.

Особого внимания заслуживают плоды ореха, которые из-за своих особенностей (твердого перикарпия) используются местным населением в ограниченных количествах. Дальнейшие работы связаны с отбором крупноплодных форм и скрещиванием с другими видами рода Лид/аля. Это даст возможность более широко использовать полученные гибриды ореха маньчжурского в хозяйственных, озеленительных и декоративных целях.

Цель и задачи исследования. Цель работы - исследовать биологические ресурсы ореха маньчжурского на территории Приморского края и выяснить возможности его культивирования (интродукции). Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1) изучить ресурсы ореха маньчжурского на территории Приморского края, выяснить участие в составе насаждений, определить площадь лесов, занимаемую орехом маньчжурским, и запасы древесины, а также распределение лесов по крутизне и экспозиции склонов;

2) исследовать плодоношение ореха, количественные и качественные показатели плодов;

3) проанализировать результаты интродукции видов рода .Л/д/апэ в Приморском крае с изучением биометрических и биохимических показателей плодов;

4) показать качественные и количественные характеристики искусственных посадок (культур) ореха маньчжурского;

5) предложить рекомендации по созданию плодовых плантаций ореха

маньчжурского.

Научная новизна. Впервые на региональном уровне произведен расчет площадей ореха маньчжурского с разной долей его участия в составе насаждений. Определены запасы его древесины и приуроченность к отдельным элементам рельефа. Выявлены типы леса с наибольшим участием ореха маньчжурского в составе насаждений. Составлена формула связи, позволяющая определять массу ядра по массе сухого плода без раскалывания твердой скорлупы. Изучены особенности семеношения ореха в различных районах Приморского края и определены качественные показатели плодов с применением методов биохимического анализа. Установлены районы с наилучшими количественными (размеры, масса) и качественными (белки, жиры) показателями плодов. Определены перспективные виды рода иид/апэ для интродукции на территории Приморского края.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследований дают возможность познать биологические и экологические свойства ореха маньчжурского как реликтового растения, обладающего целым рядом полезных свойств.

Впервые для Приморского края приведены сводные данные по занимаемым площадям и запасам ореха маньчжурского, его доле участия в различных по составу насаждениях, распределению по экспозициям и крутизне склонов. Учитывая, что орех маньчжурский запрещен в рубку, эти материалы могут быть использованы при инвентаризации лесов, при составлении проектов их освоения и разработке мер содействия естественному возобновлению. Разработаны рекомендации по созданию культурных плантаций ореха маньчжурского с целью его применения как плодового и лекарственного растения. Результаты исследований используются в лекционных курсах и на практических занятиях студентами биологических и сельскохозяйственных специальностей высших и средних учебных заведений Дальнего Востока. Методология и методы исследования. Исследования проводились с дикорастущими растениями ореха маньчжурского. Изучено распространение в пределах всего ареала (Российская Федерация, Китай, Корейский полуостров), встречаемость, количественные и качественные показатели плодов. Подробнее о методах сказано в соответствующей главе диссертации.

Положения, выносимые на защиту:

1) ареал ореха маньчжурского;

2) участие в составе насаждений, занимаемая площадь лесов, запасы древесины;

3) плодоношение ореха, количественные и качественные показатели плодов;

4) анализ искусственных посадок (культур) ореха маньчжурского. Апробация результатов. Результаты исследований и основные положения работы были доложены автором на следующих конференциях и

межвузовская научно практическая конференция «Молодые ученые Агропромышленному комплексу Дальнего Востока» (Уссурийск, 2010);

V международная интернет-конференция «Лесное хозяйство и зеленое строительство Западной Сибири» (Томск, 2010);

VI международная научно-техническая интернет-конференция «Леса России в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2011);

- международный симпозиум, посвященный Международному году леса «Растительные и животные ресурсы лесов мира» (Уссурийск, 2011);

всероссийская конференция с международным участием «Леса и лесное хозяйство в современных условиях» (Хабаровск, 2011);

городская научно-практическая конференция «Проблемы озеленения населенных пунктов» (Владивосток, 2011);

- конкурс аспирантов и соискателей «Зри в корень» (Владивосток, 2012);

международный научный симпозиум «Лесные ресурсы: сохранение, использование и восстановление» (Уссурийск, 2012);

- всероссийская конференция с международным участием «Состояние лесов и актуальные проблемы лесоуправления» (Хабаровск 2013).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 4 статьи в журналах, которые включены в «Перечень российских рецензируемых журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук».

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 8 глав, выводов и предложений, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и приложения. Работа изложена на 165 страницах, в том числе, приложение включает 71 страницу. Работа содержит 20 таблиц и 21 рисунок. Список литературы включает 113 наименований, в том числе 21 на иностранных языках.

Благодарности. Автор выражает благодарность научному руководителю, доктору с.-х. наук, профессору Гукову Геннадию Викторовичу за методическую помощь в работе; академику РАН Горовому Петру Григорьевичу за советы по истории изучения видов рода иид/апэ на Дальнем Востоке и замечания по структуре диссертации; к.б.н. Розломий Наталье Геннадьевне, оказавшей помощь при проведении исследований; к.б.н. Гороховой Светлане Валентиновне, за содействие при работе с интродуцированными видами рода Лид/алг; к.с.-х.н. Гридневу Александру Николаевичу за всестороннюю помощь при сборе полевого материала; научным сотрудникам лаборатории химии Приморского научно-исследовательского института сельского хозяйства за содействие при проведении химических анализов; сотрудникам библиотек Биолого-почвенного института ДВО РАН и Приморской государственной сельскохозяйственной академии, а также сотрудникам библиотеки Общества

изучения Амурского края за предоставленный материал при изучении исторических источников по теме исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава 1 Общая характеристика территории произрастания ореха маньчжурского в Приморском крае

Приводится общий географический обзор Приморского края как территории произрастания ореха маньчжурского. Рассматриваются рельеф, климат, почвы, животный и растительный мир края. При обобщении материала использовались работы Г.И. Иванова (1964), Ю.К. Ивашинникова (1999), В.Ф. Шаповалова (2012), а также Атлас Приморского края под ред. В.В. Горчакова (2008).

Глава 2 История исследования ореха маньчжурского

В главе приводятся литературные источники с описанием ореха маньчжурского. Все данные приведены в хронологическом порядке со времени первоописания ореха маньчжурского по настоящее время. Наиболее важные исследования ореха маньчжурского отражены в работах К.И. Максимовича (1859), Р.К. Маака (1861), Б.В. Скворцова (1928), Н.М Пржевальского (1870), А.Ф. Будищева (1883), B.JI. Комарова (1903),

A.А.Строгого (1928, 1934), Л.М. Йольсона (1929), A.A. Цымека (1956), И.Д.Пахомова (1964), Д.П. Воробьева (1968), Н.В. Усенко (1969, 1984, 2004),

B.Н. Ворошилова (1982), Ф.Л. Щепотьева (1985), Г.В. Гукова, А.Ю. Личмана (2002).

Глава 3 Использование ореха маньчжурского в пищевых и лекарственных целях

Об использовании ореха известно издавна, многие авторы приводят сведения об орехе маньчжурском как о богатом источнике химически важных соединений и возможности его использования в различных целях. Изучены работы Е.Д. Солодухина (1962), М.Т. Сушко (1973), Г.И. Жунгиету, Л.А. Влад (1978), А.Г. Измоденова (1989), П.С. Зорикова (2004), Н.В. Берловой (2005), E.H. Амосовой (2007), К.Г. Земляка (2010). В соответствии с литературными источниками на русском и иностранных языках, а также с помощью геоинформационной системы картографии ГИС «Интеграция» составлена карта-схема ареала ореха маньчжурского на территории российского Дальнего Востока, полуострова Корея и Китая.

Глава 4 Методология и методы исследования

Для изучения распространения и ресурсов ореха маньчжурского естественного происхождения были проведены следующие работы. В каждом районе изучены лесоустроительные материалы, данные объяснительных записок, таксационные описания, планы лесонасаждений, карты-схемы лесхозов.

Для определения степени нахождения ореха маньчжурского в различных лесных формациях были изучены все типы леса и выделены

б

основные, где орех маньчжурский произрастает в наибольшем количестве (2-3 единицы состава).

Так как орех маньчжурский требователен к богатству и влажности почвы, то он не поднимается выше 500 м над уровнем моря. С целью подробного изучения его распространения по элементам рельефа была принята градация распределения выделов с участием ореха по крутизне склонов: до 10 11-15 16-20 21-25 ° и выше 25°.

В течение ряда лет, с 2002 по 2012 гг., в лесах районов Приморского края собирались плоды с 10 средних по размеру деревьев, находящихся примерно в одинаковых условиях произрастания. Для научных исследований были выбраны здоровые деревья с хорошим плодоношением. С каждого дерева отбиралось по 50 плодов, в некоторые годы в связи с низким баллом урожая количество плодов могло быть меньшим. У собранных плодов изучались количественные и качественные показатели. Для определения качественных показателей ядер ореха (органических и неорганических веществ) в лаборатории химии и в Аккредитированной испытательной лаборатории почв, кормов, агрохимикатов, сельскохозяйственной и пищевой продукции Приморского научно-исследовательского института сельского хозяйства (ПримНИИСХ) в поселке Тимирязевский были выполнены химические анализы образцов. Всего было проанализировано 24 образца ядер ореха, собранных в различных районах края.

Исследовались интродуцнрованные виды рода Juglans, произрастающие в дендрарии Горнотаежной станции ДВО РАИ (J. major, J. aHantifo/ia, J. cordiformis, J. microcarpa).

Для оценки состояния ореха маньчжурского в зеленой зоне города Уссурийска были проведены исследования. В искусственных насаждениях в 2010-2012 гг. были собраны плоды ореха маньчжурского. Изучение роста и состояния 60-летних культур ореха проводилось по методикам, принятым в лесной таксации, лесоводстве и лесоустройстве.

Глава 5 Ресурсы ореха маньчжурского

Доля участия породы в составе древостоя определяется ее процентным отношением, на основании чего составляется таксационная формула. Принятые сокращенные названия древесных пород в составе насаждения приводятся по Справочнику таксатора под ред. Н.В. Ефимова (1955). В результате проведенной работы составлена сводная таблица запасов ореха маньчжурского по районам (лесхозам). Итоговые значения ресурсов ореха на территории Приморского края приведены в таблице 1.

Максимальная доля участия ореха в составе насаждений может достигать 7 единиц (66-75 %). Таких насаждений в Приморском крае выявлено немного, всего 8 га, что составляет 0,002 % от общей площади лесов с участием ореха маньчжурского. Наибольшую площадь (76,0 %), занимают леса, имеющие от 6 до 15 % ореха маньчжурского в составе насаждения, что свидетельствует в целом о его незначительном участии в лесных формациях Приморского края.

Таблица 1 - Ресурсы ореха маньчжурского на территории Приморского края (в числителе площадь, сот. га; в знаменателе запас, тыс.

м)

Доля участия

ореха в % и в г- ЧО "Г-1 ГП С +

количественны о х=> с о и

х показателях таксационной формулы (в скобках) иг> О-чс чО ш чо «о ^ 'С го ГО М VI С4 Ю сХ "л ГЧ о н В

Распределение

площадей и запасов ореха Ъ№ 0,55 1,55 12,31 59,38 593,97 2936,52 256,31 3862,67

маньчжурского 1Д2 2М 17,27 152.9 317,91 3086,1: 8656,0 495,39 1271С.З)

по доли его

участия

Доля площадей

насаждении с

участием ореха 0,002 0,014 0,04 0,3 1,5 15,4 76,0 6,7 100

маньчжурского, %

■ 66-"°о Г) ■ 56-65 °о (6) в 46-55 "о 15) » 36-45 %14)

■ 26-35°о (3) ■ !6-25|)о(2) в б-15'о (1) е2-5% (+)

Рисунок 1 - Площади насаждений с участием ореха маньчжурского

(процентные соотношения).

5.1 Лесорастительиые условия произрастания ореха маньчжурского в Приморском крае

Орех маньчжурский не образует собственной формации, нет и типов леса, где он является домннантом, но он с различной долей участия встречается в других лесных формациях.

В таблице 2 приведены типы леса различных лесных формаций, в которых орех маньчжурский встречается наиболее часто. Названия типологических единиц приводятся по Справочнику лесоустроителя Дальнего Востока, под ред. Г.А. Трегубова (1973) и Справочнику для учета лесных ресурсов Дальнего Востока под ред. В.Н. Корякина (2010).

Таблица 2 - Основные типы леса, с участием ореха маньчжурского в

насаждениях

Лесная формация Геоморфологические комплексы типов леса Индекс типа леса Тип леса Характер увлажне ния Площадь с участием ореха маньчжур ского, га Доля от общей площади лесов с участием ореха маньчжурского, %

1 2 3 4 5 6 7

Широколиственно-кедровая Горные КШ Лещинный кедровник с липой и дубом Свежие 26335 6,8

К1У Разнокустарниковый кедровник с желтой березой Свежие 26818 6,9

КУ Мшисто-папоротниковый кедровник Влажные 3012 0,8

КУ1 Кленово-лещинный кедровник с липой и дубом Влажные 47024 12,1

Е1того по гор ным кедровым лесам 103189 26,8

Долинные КУП Долинный кедровник Влажные 27741 7,1

КУШ Рябинолистниковый кедровник с ясенем Сырые 27529 7,1

Итого по долинным кедровым лесам 55262 14,2

1того по широколиственно-кедровой формации 158459 41,0

1 2 3 4 5 6 7

Ясенево-ильмовая Долинные ЯИ Ясенево-ильмовая урема Влажные 86444 22,4

ЯО Ясневники осоково-разнотравные 17085 4,4

ШИ Широколиственно-ильмовая урема Влажная 20244 5,2

Итого по ясенево-ильмовой формации 123773 32,0

Всего в 9 типах леса 282232 73,0

В лесах Приморского края орех маньчжурский наиболее часто растет в широколиственно-кедровой формации, в горных и долинных геоморфологических комплексах. Участвует в составе насаждений в пяти свежих, влажных и сырых типах леса (41 %), также произрастает в ясенево-ильмовой формации, в долинных лесах, в двух влажных типах леса (32,0 %). Кроме указанных типов леса, орех маньчжурский с различной долей участия встречается в свежих, влажных и сырых типах леса других лесных формаций.1

5.2 Распределение площадей ореха маньчжурского по крутизне и экспозиции склонов

Приморский край - территория с горным рельефом местности. Известно, что орех маньчжурский не поднимается выше 500 м. над уровнем моря. Приняв градацию крутизны склонов до 10 11-15 16-20 21-25 ° и выше 25 получаем распределение площадей насаждений с участием ореха в горных условиях. Наибольшую площадь занимают насаждения с участием ореха маньчжурского, расположенные на склонах до 10 ° (пологие склоны), что составляет 285374 га (74,0 % от общей площади произрастания);на склонах крутизной 11-20 ° (покатые склоны), орех выявлен в насаждениях на площади 85984 га (22,2 %); на склоны 21-30 ° (крутые склоны) приходится 14903 га (3,8 %) насаждений.

1 На российском Дальнем Востоке пятихвойная сосна - сосна корейская (Рюм кога'1еп$'1$ 51еЬо1<1 е12исс.) из-за вкусных семян (орешков) была названа местными народами и первопроходцами кедром корейским. Образованные этим ботаническим видом леса получили название кедровники, кедрачи, кедрово-широколиствешше, широколиственно-кедровые леса и др. Над разработкой типологических шкал сложных, многовидовых, разновозрастных лесов из сосны корейской участвовали Б.А. Ивашкевич (1915,1929), Б.П. Колесников (1956), К.П. Соловьев (1958), Е.Д. Солодухин (1965) и др. В 2010 году в г. Хабаровске был выпущен «Справочник для учета лесных ресурсов Дальнего Востока», где все типы леса с участием сосны корейской объединены в широколиственно-кедровую формацию. Приведенные в «Справочнике» типы широколиственно-кедровых лесов и были использованы при изучении биологии ореха маньчжурского в Приморском крае. Следует добавить, что на Урале и в Сибири распространена пятихвойная сосна - сосна сибирская (Рюш 5/Ыпса Ои Тиог) - кедр сибирский. В типологии лесов из кедра сибирского в качестве эдификатора используется родовое название «сосняк».

Таблица 3 - Распределение площадей ореха маньчжурского

склонов

по крутизне

Крутизна склона, град. До 10 11-15 16-20 21-25 25 и более Итого

11лощадь насаждений с участием ореха маньчжурского, га 285380 49594 36390 10195 4708 386267

Доля площадей насаждений с участием ореха маньчжурского, % Отлепкт.тр ^иА^ттт, 74,0 12,8 9,4 2,6 1,2 100

„о г 1— """" ""Л"-1«'1 ч ^ссоустоители отметипи

на выделах, крутизна которых определялась в 30 ° Выявлена закономерно^ что с увеличением крутизны склонов орех встречается реже °Н0МеРН0СТЬ'

ппп,,,/13 РИСУНКе 2 пРедставлено процентное соотношение занимаемой площади насаждении с участием ореха маньчжурского, произрастающего на склонах различной крутизны. щио на

■до 10- .11-15« «16-20 : > П&ю

Рисунок 2 - Занимаемая площадь насаждений с участием ореха

маньчжурского на склонах различной крутизны (процентное соотношение) Таблица 4 - Распределение площадей . _по экспозициям склонов

1 леса с участием ореха маньчжурского

Экспозиция склонов

Площадь насаждений, га

Доля площадей

насаждений,

%

Больше половины площадей всех лесов с участием ореха маньчжурского располагается на равнинных участках - 55,6 % (шлейфы гор и равнинные участки). На горные склоны приходится 44,4 %. По всем экспозициям склонов орех маньчжурский распространен почти равномерно, в то же время на северных экспозициях он встречается несколько чаще, рисунок 3.

Рисунок 3 - Занимаемая площадь насаждений с участием ореха маньчжурского по экспозиции склонов (процентное соотношение)

Глава 6 Плодоношение. Индивидуальная изменчивость ореха маньчжурского на территории Приморского края

У собранных плодов измерялись и определялись: длина и ширина плода, масса плода без оболочки, масса скорлупы и масса ядра. Всего с каждого района было собрано и проанализировано 500 плодов ореха маньчжурского. Полученные значения приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Биометрические показатели ореха маньчжурского

№ п/ п Район исследования Длина плода, мм Ширина плода, мм Масса плода, г Масса ядра, г Выход ядра от массы плода, %

I 2 3 4 5 6 7

1 Красноармейский ср. показатели макс показатели 34,4±0,3 46,0±0,3 26.2±0,3 37,0±0,3 7,40±0,01 8,72±0,01 1.21 ±0,01 1,54±0,01 17,2 22,0

2 Тернейский ср. показатели макс, показатели 37,8±0,3 46,0±0,3 24,4±0,3 30.0±0,3 7,20±0,01 10,05+0,01 1,22±0,01 1,93±0,01 16,7 21,0

1 2 3 4 5 6 7

3 Лесозаводский ср. показатели макс, показатели 43,4±0,3 48,0±0,3 26,7±0,3 29,0±0,3 8,38±0,01 9,84±0,01 1,75±0,01 2,25±0,01 21,1 24,9

4 Кировский ср. показатели макс, показатели 37,7±0,3 50,0±0,3 26,5±0,3 35,0±0,3 7,33±0,01 11,09±0,01 1,26+0,01 2,40±0,01 18,6 26,2

5 Спасский ср. показатели макс, показатели 41,5±0,3 46,0±0,3 28,0±0,3 31,0±0,3 8,71 ±0,01 10,85±0,01 1,28±0,01 2,22±0,01 14,8 20,6

6 Чугуевский ср. показатели макс, показатели 45,5±0,3 48,7±0,3 26,8±0,3 28,6±0,3 12,40±0,01 12,72±0,01 2,03±0,01 2,38±0,01 16,4 18,7

7 Черниговский ср. показатели макс, показатели 44,7±0,3 52,0±0,3 27,9±0,3 33,0±0,3 10,12±0,01 12,98±0,01 1,72±0,01 2,48±0,01 18,3 22,7

8 Анучинский ср. показатели макс, показатели 46,2±0,3 52,5±0,3 27,7±0,3 29,7±0,3 10,40±0,01 12,31±0,01 l,70t0,01 2,43±0,01 16,2 19,7

9 Кавалеровский ср. показатели макс, показатели 40,4±0,3 43,8±0,3 26,7±0,3 27,8±0,3 9,48±0,01 10.36±0,01 1,91±0,01 2,26±0,01 20,1 21,8

10 Уссурийский ср. показатели Макс, показатели 35,1±0,3 43,0±0,3 26.1±0,3 30,0±0,3 7,22±0,01 10,42±0,01 1,30±0,01 2,25^0,01 17,4 23,2

И Надеждинский ср. показатели макс, показатели 33,1±0,3 41,0±0,3 24,6±0,3 27,0±0,3 4,63±0,01 6,45±0,01 0,67±0,01 1,31 ±0,01 15,3 26,1

12 Шкотовский ср. показатели макс, показатели 40,2±0,3 48,0±0,3 25,0±0,3 27,0±0,3 7,34±0,01 8,48±0,01 1,19±0,01 1,53±0,01 16,1 20,5

13 Лазовский ср. показатели макс, показатели 39,0±0,3 45,0±0,3 25,4±0,3 31.0±0,3 7,27±0,01 10,47±0,01 1,47±0,01 2,06±0,01 20,2 26,7

1 2 3 4 5 6 7

14 Хасанский ср. показатели макс, показатели 39,1 ±0,3 43,0±0,3 28,6±0,3 34,0±0,3 8,88±0,01 11,15±0,01 1,32±0,01 2,09±0,01 15,0 22,5

15 Ольгинский ср. показатели макс, показатели 41,0±0,3 48,1±0,3 30,8±0,3 32,5±0,3 10,05±0,01 15,4±0,01 1,61 ±0,01 2,4±0,01 15,4 16,6

16 Цальнереченский ср. показатели макс, показатели 47,3±0,3 53,1±0,3 27,3±0,3 33,4±0,3 11,50±0,01 12,57±0,01 2,20±0,01 2,41 ±0,01 19,1 19,4

В литературных источниках указан процент выхода ядра от массы плода до 18 % (Строгий, 1934; Усенко, 1984). Наши исследования показали, что процент выхода ядра от массы плода значительно варьирует в разных районах края. Так в Лазовском районе отмечен максимальный выход ядра от массы плода - 26,7 %, средние же показатели по районам составляют от 16 до 21 % (Гуков, Личман, 2002; Гуков, Рейф, 2012).

Измерения и взвешивания плодов показали, что между длиной сухого (без околоплодника) ореха и массой его ядра имеется довольно тесная связь (г = 0,7), которая выражается формулой (1).

тя=а +РтА (1)

гдезля - масса ядра; а и числовые коэффициенты:« = 1,5294, р= 0,0000213; т - масса сухого ореха (без околоплодника).

Сравнение данных, полученных взвешиванием ядра ореха (среднее из 30 образцов), с данными, вычисленными по формуле (1), дает следующие результаты, которые приведены в таблице 6.

Таблица 6 — Расхождение опытных исследований массы ядра орехов Дальнереченского лесхоза с расчетными значениями

Показатели, г Порядковые номера учетных деревьев

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Масса сухого ореха 12,6 11,5 7,4 13,1 10,2 10,8 11,0 12,6 8,5 14,0

Масса ядра (взвешенного) 1,7 1,8 1,7 2,2 1,6 1,7 2,2 2,3 1,6 2,4

Масса ядра (вычисленного) 2,1 1,9 1,6 2,2 1,8 1,8 1,8 2,1 1,6 2,3

Расхождение, (+/-) +0,4 +0,1 -0,1 0,0 +0,2 +0,1 -0,4 -0,2 0,0 -0,1

Расхождения между действительными и табличными данными незначительны, это говорит о том, что зависимость для определения массы ядра от массы сухого ореха (без околоплодника) выбрана верно. Табличные данные следует считать более достоверными, т.к. они не учитывают индивидуальную изменчивость отдельных деревьев и даже популяций. Кроме того расхождение измеренных значений от полученных расчетных данных находятся в доверительных грашщах погрешности измерений, что в свою очередь подтверждает правильность выведенной зависимости.

Биохимический состав ядра относительно полно изучен у ореха грецкого, чего нельзя сказать о дальневосточном виде семейства Л^/алс/асеае. В ядрах ореха определялись: белки, жиры, углеводы, азот, фосфор, калий, влажность и содержание абсолютно сухого вещества. Показатели определялись на основании соответствующих государственных стандартов.

Таблица 7 - Биохимические показатели плодов ореха маньчжурского

Район сбора орехов и 8 К ^ Углеводы, % н" < о ч= о о е « Влажность, ' % Абсолютно сухое вещество, %

Красноармейский 28,7 61,2 0.5 4,5 0.8 0.8 2,3 97,6

Тернейский 29,3 58,7 2,0 4,6 0,9 0,9 3,0 96,9

Лесозаводский 28,6 60,9 2,2 4,5 0,8 0,9 2,8 97,1

Кировский 28,3 61,1 2,3 4,5 0,8 1,0 2,8 97,1

Спасский 31,7 61,7 0,5 5,0 0,7 0,8 2,6 97,3

Чугуевский 31,6 56,1 1,1 5.0 0,9 1,0 3,9 96,0

Черниговский 25,1 57,3 0,8 4,0 0,8 0,8 2,1 97,8

Анучинский 26,0 57,4 1.7 н/о 0,1 0,4 2,5 97,4

Кавалеровский 24,0 56,8 1,8 и/о 0,5 0.3 2,3 97,6

Уссурийский 28,0 57,2 0,8 4,5 0,9 0,8 2,1 97,8

Надеждинский 30,5 60,7 0,4 4,8 0,8 0,8 2,3 97,6

Шкотовский 28,6 62,3 1,0 4,5 0,7 0,7 2,3 97,6

Лазовский 31,5 60,1 2,2 5,0 0,8 0,9 2,8 97,1

Хасанский 30,2 58,6 3,4 4,8 0,9 1,2 2,3 97,6

Олъгинский 26,1 53,5 2,1 н/о 0,6 0,2 2,6 97,3

Дальнереченский 23,6 53,1 н/о н/о 0,6 0,1 3,1 96,8

Дальнегорский 23,4 61,6 | и/о и/о 0,6 0,2 2,2 97,7

Примечание - н/о - показатели не определялись.

Основная часть ядра приходится на жиры (больше 60 %). Максимальное содержание жиров зафиксировано в плодах, собранных в Шкотовском районе (Шкотовский лесхоз), - 62,33 %. На белки приходится более 30 %. Белком богаты орехи, собранные в Спасском районе (Спасский лесхоз), - 31,73 %. На рисунке 4 показано распределение органических веществ в ядрах ореха маньчжурского в процентах. Распределение неорганических веществ показано на рисунке 5.

-Жир %

- Белок %

- Углеводы %

О ■

Рисунок 4 - Распределение основных органических веществ в ядрах ореха маньчжурского.

Рисунок 5 - Распределение основных неорганических веществ в ядрах ореха маньчжурского.

Глава 7 Интродукция видов рода Juglans на территории Приморского края

В дендрарнн Горнотаежной станции (ГТС) ДВО РАН проводились исследования интродуцированных видов рода Juglans. Дендрарий расположен на юге Приморского края, на 25 км восточнее г. Уссурийска (43 ° с.ш.).

На настоящий момент коллекция ореховых в дендрарш! Горнотаежной станции включает следующие виды: орех маньчжурский (Juglans mandshurica Maxim.J, орех айлантолистный (Juglans ailanthifoh'a Сап-.), орех сердцевидный (Juglans cordlformis Maxim.), орех скальный (Juglans rupestris Engelm.), орех черный (Juglans nigra L.), орех серый (Juglans cinerea L.), орех грецкий (Juglans regia L.), орех мелкоплодный (Juglans microcarpa Berl.), орех большой (Juglans major Torr.). В таблице 8 представлены таксационные показатели видов рода Juglans, произрастающие на территории ГТС ДВО РАН.

Таблица 8 - Таксационные показатели представителей рода Juglans на

Виды рода Juglans Возраст, лет Высота, м Диаметр, см Количество жизнедеятель ных растений

1 2 3 4 5

Орех айлантолистный (J. ailantiiolia) 40 8-10 20-25 34

Орех сердцевидный (J.cordiformis) 40 8-10 17-25 7

Орех серый (J. cinerea) 50 9-11 20-25 2

Орех большой (J. major) 40 15 35 1

Орех скальный (J. rupestris) 15 5,5 10 1

Орех маньчжурский (J. mandshurica) 40 9-11 19-25 >50

Гибридные виды с участием ореха 30-40 8-16 18-43 >50

У интродуцированных видов рода Jug/ans определялись качественные и количественные показатели плодов, представленные в таблицах 9, 10. Всего проанализировано 163 дерева шггродуцированных видов.

Таблица 9 - Количественные показатели плодов интродуцированных видов рода Jug fans_____

№ п/ п Наименовшше интродуцента Длина плода, мм Ширина плода, мм Масса плода, г Масса ядра, г Выход ядра от массы плода, %

1 2 3 4 5 6 7

1 Орех большой (J. major) ср. показатели макс, показатели 37,0±0,3 42,1 ±0,3 26,0±0,3 30,0±0,3 8,27±0,01 9,97±0,01 1,67±0,01 2,14±0,01 20,0 23,5

2 Орех айлантолистный (J. ailantifolia) ср. показатели макс, показатели 31,2±0,3 37,1±0,3 22,3±0,3 26,1 ±0,3 5,59±0,01 7,59±0,01 1,56±0,01 2,08±0,01 27,9 35,4

3 Орех сердцевидный 1 (J.cordiformis) (с шероховатой струк-гурой перикарпия): ср. показатели макс, показатели 32,0±0,3 39,1±0,3 24,2±0,3 34,4±0,3 5,99±0,01 7,69±0,01 1,49±0,01 1,98±0,01 25,0 33,3

4 Орех сердцевидный 2 (J.cordiformis) (с гладкой структурой перикарпия): ср. показатели макс, показатели 33,4±0,3 40,3±0,3 23,3±0,3 28,0±0,3 5,56±0,01 8,47±0,01 1,37±0,01 1,29±0,01 24,6 30,6

5 Орех мелкоплодный (J. microcarpa) ср. показатели макс, показатели 29,0±0,3 35,1±0,3 24,4±0,3 27,2±0,3 5,22±0,01 6,50±0,01 1,48±0,01 1,97±0,01 28,4 37,0

6 Орех маньчжурский (J. mandshurica) ср. показатели макс, показатели 38,4±0,3 40,2±0,3 30,5±0,3 33,4±0,3 8,79±0,01 11,32±0,01 1,71 ±0,01 2,21 ±0,01 19,6 23,8

Примечания:

1. Цифрами 1 и 2 отмечен орех сердцевидный, имеющий различную структуру перикарпия (рисунок 6);

2. Орех маньчжурский представлен для сравнения.

Наибольший процент выхода ядра от массы плода зафиксирован у ореха мелкоплодного (средние показатели 28,4 %, а максимальные 37,0 %). Масса плодов интродуцентов меньше, чем масса плодов ореха маньчжурского,

но процент выхода ядра от массы плода у интродуцированных видов значительно выше, чем у ореха маньчжурского, и процентное содержание ядра не зависит от величины и массы самого плода.

Рисунок 6 - Орех сердцевидный: 1 - с шероховатой структурой перикарпия, 2-е гладкой структурой перикарпия.

Таблица 10 - Качественные показатели плодов интродуцированных видов рода Juglans ________

Наименование интродуцента и « &2S * Углеводы, % ь о эт о4-< Фосфор, % 1* Влажность, % Абсолютно сухое вещество, %

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Орех большой (J. major) 26,7 64,4 2,2 4,2 0,8 0,8 2,1 97,8

Орех сердцевидный 1 (J.cordiformis) 27,2 70,2 2,3 3,2 0,7 0,8 2,1 97,8

Орех сердцевидный 2 (J.cordiformis) 28,6 60,6 4,0 4,5 0,9 1,1 2,2 97,8

Орех мелкоплодный (J. microcarpa) 27,9 63,3 1,4 4,4 0,9 1,0 2,2 97,8

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Орех айлантолистный (1 аПапМоНа) 20,6 68,9 1,1 3,3 0,8 0,9 1,6 98,3

Орех маньчжурский (1 тапс15Ьипса) 27,6 63,9 1,4 4,4 0,9 0,8 2,1 97,9

Примечания 1.Цифрами 1 и 2 отмечен орех сердцевидный, имеющий различную структуру перикарпия; 2,Орех маньчжурский представлен для сравнения

Содержание жира у интродуцированных видов рода ^д/апв достигает более 60 %. У ореха сердцевидного (1) этот показатель превышает отметку в 70 %. Биохимические характеристики плодов представлены на рисунках 7,8.

/

с«

-Жир °о

Рисунок 7 -Жиры, белки, углеводы в ядрах орехов интродуцированных

видов рода ^д/апэ.

3.5 3 2.5

❖ Л4

-Ачот °„ -Фосфор0? Кашгй ° о

сЯ

Рисунок 8 -Азот, фосфор, калий в ядрах орехов интродуцированных видов рода иид/апБ.

Глава 8 Состояние искусственных насаждений ореха

маньчжурского в зелёной зоне г. Уссурийска

В зеленой зоне г. Уссурийска в 50-60 гт. прошлого века, с целью расширения ассортимента декоративных древесных пород и создания рекреационной зоны, были заложены посадки ореха маньчжурского. При этом селекционный отбор плодов не проводился. На протяжении многих лет местное население использует плоды ореха в стадии молочио-восковой спелости в лекарственных целях.

В 2010-2012 гт. на этом участке были собраны плоды ореха маньчжурского. Всего было обследовано 10 учетных деревьев, с каждого дерева отобрано по 50 орехов. Плоды были измерены, извлечены ядра и проведены биохимические анализы, которые, проводились в лаборатории химии ПримНИИСХа, с применением соответствующих методов и ГОСТов. На рисунке 9 показано усредненное процентное соотношение органических и неорганических веществ в ядрах маньчжурского ореха, произрастающего в культурах зеленой зоны г. Уссурийска.

Рисунок 9 - Содержание органических и неорганических веществ в ядрах ореха маньчжурского, произрастающего в культурах зеленой зоны г. Уссурийска.

Выводы

1. По данным изучения лесоустроительных материалов леса Приморского края с различной долей участия ореха маньчжурского в составе насаждений занимают 386, 3 тыс. га и запасом древесины почти 120 млн. м3, что в среднем составляет 30 м3 на 1 га.

2. Территория с наиболее высокой долей участия ореха в составе древостоя 65-75 % располагается в Чугуевском районе Приморского края.

б Минеральные вещества и микроэлементы.0 и

3. Наибольшую площадь с участием ореха маньчжурского занимают насаждения, расположенные на склонах до 10 ° (пологие склоны), что составляет 285374 га или 74,0 % от общей площади произрастания. На склонах крутизной 11 - 20 ° (покатые склоны) орех выявлен в насаждениях на площади 85984 га (22,2 %); на склоны 21-30 ° (крутые склоны) приходится 14903 га (3,8 %) насаждений.

4. По всем экспозициям склонов орех маньчжурский распространен почти равномерно, но на северных экспозициях он встречается несколько чаще; основные площади лесов с участием ореха маньчжурского в Приморском крае относятся к широколиственно-кедровой и ясенево-ильмовой лесным формациям.

5. В Лазовском районе выявлены популяции ореха маньчжурского с наиболее высоким процентом выхода ядра (26,7 %); максимальное содержание жиров зафиксировано в плодах ореха, собранного в Шкотовском районе (62,33 %); наибольшее содержание белка отмечено у орехов, собранных в Спасском районе (31,73 %).

6. При исследовании интродуцированных видов рода Jug ¡ans на территории Горнотаежной станции ДВО РАН выявлены различия (Т>3) по размерам, массе плодов и ядра между орехом маньчжурским и интродуцентами. Наибольший процент выхода ядра определен у ореха мелкоплодного — 37%. Максимальное содержание жира 70,2% зафиксировано в плодах ореха сердцевидного с шероховатой структурой перикарпия; наибольшее количество белка выявлено у ореха сердцевидного с гладкой структурой перикарпия.

7. Различия по химическому составу ядер (белки, жиры, углеводы, азот, фосфор, калий) интродуцированных видов рода Juglans и Jug/ans mandshurica не существенны.

8. Проведенные исследования выявили, что биометрические (длина, ширина, масса плода, масса ядра) и биохимические (белки, жиры углеводы, калий, фосфор) показатели плодов ореха маньчжурского в посадках зеленой зоны г. Уссурийска, идентичны качественным и количественным показателям плодов в лесах края.

Предложения

Развитие поисковых работ по созданию плодовых плантаций из перспективных видов рода Jug/ans может идти несколькими путями:

1) отбор деревьев с плодами, характеризующимися высоким выходом массы ядра от массы плода;

2) внедрение интродуцированных видов, показавших высокие результаты по процентному содержанию ядра;

3) проведение селекционных работ, с использованием в качестве подвоя местного ореха маньчжурского (Jug/ans mandshurica Maxim.), а привоя -различных форм ореха грецкого (Juglans regia L.) из районов и стран, близких по климатическим условиям Приморскому краю.

Список работ, опубликованных автором по теме диссертации Статьи в журналах, которые включены в «Перечень российских рецензируемых журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук»

1. Гуков, Г.В. Внутривидовая изменчивость ореха маньчжурского в Приморском крае / Г.В. Гуков, О.Ю. Рейф // Вестник КрасГАУ. - 2011. - № 5 - С. 52-58.

2. Гуков, Г.В. Итоги изучения ореха маньчжурского в Приморском крае / Г.В. Гуков, О.Ю. Рейф // Вестник ИрГСХА. - 2013. - вып. 54. - С. 49-56.

3.Горохова C.B. Биометрические показатели плодов интродуцированных видов рода Juglans в условиях Южного Приморья / C.B. Горохова, О.Ю. Рейф // Естественные и технические науки. - 2013. - № 6. - С. 91-93.

4.Гриднева, Н.В. Реликтовые древесные растения Приморского края и ire декоративные свойства / Н.В. Гриднева, Г.В. Гуков, Н.Г. Розломий, О.Ю. Рейф // Вестник КрасГАУ. - 2014. -N«12.-С. 62-66.

В прочих изданиях:

1. Рейф, О.Ю. Характеристика плодов ореха маньчжурского Горнотаежной станции ДВО РАН / О.Ю. Рейф // Молодые ученые агропромышленному комплексу Дальнего Востока. Уссурийск, 2011. - С 131133.

2. Гуков, Г.В. Особенности плодоношения ореха маньчжурского в Приморском крае / Г.В. Гуков, О.Ю. Рейф // Лесное хозяйство и зеленое строительство Западной Сибири: материалы V Международной интернет-конференции - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. -С. 12-16.

3. Гуков, Г.В. Орех маньчжурский в Приморском крае / Г.В. Гуков, О.Ю. Рейф // Леса России в XXI веке: материалы шестой международной научно- технической интернет-конференции. СПб., 2011. - С. 70-74.

4. Горохова, C.B. Итоги интродукции видов рода Juglans на территории Горнотаежной станции ДВО РАН / C.B. Горохова, О.Ю. Рейф // Растительные и животные ресурсы лесов мира: материалы международного симпозиума, посвященного международному году леса. Владивосток: Дальнаука, 2011. - С. 17-23.

5. Гуков, Г.В. Орех маньчжурский как плодовое растение в Приморском крае / Г.В. Гуков, О.Ю. Рейф // Леса и лесное хозяйство в современных условиях: материалы Всероссийской конференции с международным участием. - Хабаровск, 2011. - С. 65-67.

6. Рейф, О.Ю. Проблемы озеленения населенных пунктов/О.Ю. Рейф//материалы городской научно-практической конференции. -Владивосток : Изд-во ДВФУ, 2011. - С. 182-185.

7 Рейф, О.Ю. . Качественные показатели ореха маньчжурского в Приморском крае /Г.В. Гуков, О.Ю. Рейф // Лес, лесной сектор и экология: материалы конференции. - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2012. -С.43-47.

8. Гуков, Г.В. Культуры ореха маньчжурского в Приморском крае / Г.В. Гуков, Н.Г. Розломий, О.Ю. Рейф // Лес, лесной сектор и экология: материалы конференции. — Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2012. — С.24-30.

9. Гуков, Г.В. Биохимические и биометрические показатели плодов ореха маньчжурского / Г.В. Гуков, О.Ю. Рейф // Бюллетень Ботанического сада- института ДВО РАН, 2012, вып. 9. - С. 4-8.

10. Gukov, G.V. Qualitative and quantitative properties of Manchurian walnut in forests of Primorski region / G.V. Gukov, O.Y. Reif // Proceedings of International Conference. - Ecologi and diversity of forest ecosystems in the Asiatic part of Russia 2012. Kostelec nad Cernymi lesy, Czech Republic, - P.248-251.

11. Рейф, О.Ю. К вопросу описания и распространения видов рода Juglans на территории Дальнего Востока / О.Ю. Рейф // Состояние лесов и актуальные проблемы лесоуправления: материалы Всероссийской конференции с международным участием. - Хабаровск: Изд-во ФБУ «ДальНИИЛХ», 2013. -С. 264-267.

12. Рейф, О.Ю. Эколого-географические условия местопроизрастания ореха маньчжурского на юге Дальнего Востока / О.Ю. Рейф // Состояние лесов и актуальные проблемы лесоуправления: материалы Всероссийской конференции с международным участием. - Хабаровск: Изд-во ФБУ «ДальНИИЛХ», 2013. - С. 402-405.

Рейф Ольга Юрьевна

БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ОРЕХА МАНЬЧЖУРСКОГО (JUGLANS MANDSHURICA MAXIM.) В ПРИМОРСКОМ КРАЕ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать 17.06.2015 г. Формат 60x84/16 Уч-изд. 1,6 Тираж 120 экз. Заказ № 231

Отпечатано участком оперативной полиграфии ФГБОУ ВПО «ПГСХА» 692508, г. Уссурийск, ул. Раздольная, 8а.