В настоящее время в области агролесомелиоративного производства имеется ряд не решенных проблем и задач. Среди них особенно актуальны: сохранение искусственных лесных насаждений на сельскохозяйственных землях и землях арендопользователей; повышение их устойчивости к неблагоприятным природным факторам, особенно в засушливом поясе страны; увеличение срока их мелиоративного воздействия на плодородие почв, урожай сельскохозяйственных культур; улучшение в целом экологического состояния агроландшафтов.
На современном этапе для решения этих проблем необходимо улучшение ассортимента деревьев и кустарников путём организации собственной лесосеменной базы на селекционной основе и применения новых технологий выращивания лесомелиоративных насаждений.
Установлено, что для лесоразведения в аридном регионе пригодны лишь семена, заготовленные на лесосеменных плантациях (ЛСП) с проверенными наследственными признаками.
В зависимости от наследственных свойств семена лесных пород разделяют на категории: нормальные, улучшенные, сортовые и элитные [1]. Нормальные – семена, заготовленные в насаждениях, где удалены больные, отстающие в росте и развитии особи; улучшенные – заготовленные с плюсовых деревьев на лесосеменных плантациях первого поколения, отобранных по фенотипу; сортовые – полученные на семенных плантациях, прошедших проверку по генотипу; элитные – семена, полученные от плюсовых деревьев с высокой комбинационной способностью в ЛСП второго и последующих порядков при контролируемом опылении [1; 2].
Лесосеменное дело имеет стратегическое значение для России, так как наследственные свойства семян определяют качества будущих лесов.
Отечественный и зарубежный опыт доказывает, что селекционное семеноводство при научной организации и техническом оснащении может решить ряд важнейших проблем для страны:
- повысить продуктивность, качество и устойчивость будущих насаждений на 10-15%;
- обеспечить централизованное производство сортовых семян с заданными наследственными свойствами на ЛСП;
- сформировать насаждения, выполняющие рекреационные функции, создающие среду обитания растений и животных, обеспечивающие возможность производства недревесной продукции лесов: грибов, ягод, лекарственных, медоносных растений и др.;
- улучшить средообразующие функции лесов, в том числе за счёт депонирования углерода из атмосферы, что отвечает международных обязательствам России при решении проблемы предотвращения изменений климата.
Согласно Федеральной целевой программе развития лесного семеноводства на период 2009-2020 гг. [5] в обозримом будущем постоянную лесосеменную базу (ПЛСБ) составляют лесосеменные плантации, созданные из клонов или семей плюсовых деревьев, постоянные лесосеменные участки, а также плюсовые насаждения. Для организации ПЛСБ создаются следующие объекты: плюсовые деревья, архивы клонов, маточные плантации, испытательные культуры, географические и популяционно-экологические культуры. Перечисленные селекционно-семеноводческие объекты составляют единый генетико-селекционный комплекс (ЕГСК).
В Нижнем Поволжье на протяжении последних 30 лет усилиями ученых ВНИАЛМИ и специалистов лесного хозяйства создан комплекс селекционных семенных плантаций разного типа и уровня на площади 147 га. Для чего ранее было выделено более 250 плюсовых деревьев устойчивых антропогенных популяций и проведена проверка их по потомству. Селекционно-семеноводческий комплекс находится в Новоаннинском лесничестве Волгоградского управления лесного хозяйства [2–4].
Для обеспечения потребностей области в сортовом селекционном материале необходим комплекс мер по изучению периодичности и стимулирования плодоношения плантаций с целью избежать периодов с полным отсутствием урожайности. Для изучения и решения этих вопросов были заложены опыты и проведен комплекс исследований по изучению факторов, влияющих на плодоношение сосны.
Таблица 1 – Группа деревьев, ежегодно дающих высокие урожаи
|
№ клонотипа (популяции) |
№ дерева |
Количество шишек, шт., по годам |
||||||
|
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
||
|
64 |
2 |
1161 |
1062 |
352 |
140 |
17 |
38 |
147 |
|
64 |
8 |
8 |
794 |
663 |
0 |
53 |
63 |
104 |
|
64 |
24 |
91 |
682 |
385 |
100 |
7 |
9 |
0 |
|
60 |
38 |
662 |
302 |
310 |
0 |
539 |
129 |
0 |
|
60 |
49 |
0 |
925 |
1846 |
280 |
6 |
48 |
2640 |
|
64 |
24 |
224 |
1370 |
729 |
183 |
12 |
65 |
150 |
|
64 |
77 |
1010 |
253 |
260 |
0 |
160 |
78 |
240 |
|
64 |
80 |
49 |
724 |
420 |
173 |
2 |
13 |
422 |
|
36 |
14 |
636 |
909 |
970 |
43 |
7 |
157 |
585 |
|
36 |
40 |
295 |
728 |
630 |
240 |
7 |
10 |
0 |
Наблюдениями установлено: в прореженном древостое в неурожайный год отдельные деревья покрывают дефицит по урожаю шишек других деревьев, а в другие годы неплодоносящие ранее деревья начинают плодоносить. Наблюдались случаи, когда ранее слабо плодоносящее дерево давало обильный урожай – до 2000 шишек (табл. 1, 2). Такое поведение отдельных деревьев указывает, что степень семеношения каждого из них зависит не только от влияния внешней среды, но и от внутренних биологических (наследственных) факторов, которые вызывают нарушение общего ритма плодоношения каждого дерева в идентичных лесорастительных условиях. Предыдущими исследованиями ряда авторов [1–3] изменение ранга дерева по плодоношению объяснялось комплексом абиотических и биотических факторов. Важнейшим из них оказывалась отмеченная еще В.П. Тимофеевым генетическая склонность отдельных деревьев к частому и обильном плодоношению (деревья-коровы).
Таблица 2 – Деревья, плодоносящие в неурожайные годы
|
Секция |
№ дерева |
Количество шишек, шт., по годам |
||||||
|
2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
||
|
50 |
9 |
0 |
61 |
265 |
0 |
7 |
112 |
0 |
|
39 |
20 |
0 |
0 |
8 |
12 |
11 |
89 |
0 |
|
39 |
46 |
0 |
80 |
0 |
0 |
127 |
29 |
4 |
|
60 |
33 |
662 |
302 |
210 |
0 |
530 |
129 |
0 |
|
60 |
33 |
14 |
0 |
7 |
2 |
13 |
111 |
8 |
|
64 |
25 |
0 |
3 |
313 |
0 |
14 |
165 |
0 |
|
64 |
33 |
8 |
4 |
0 |
3 |
3 |
100 |
0 |
|
64 |
77 |
0 |
0 |
260 |
0 |
160 |
78 |
0 |
|
76 |
70 |
0 |
0 |
0 |
0 |
135 |
37 |
43 |
|
76 |
71 |
0 |
2 |
283 |
0 |
143 |
38 |
14 |
|
76 |
62 |
0 |
0 |
0 |
0 |
130 |
56 |
0 |
Женские и мужские соцветия распределяются в кроне неравномерно. При изучении 40 модельных деревьев сосны в возрасте 42 лет выявлено, что женские соцветия распределяются преимущественно в верхней и средней частях кроны, лучше освещенных. В нижней части кроны расположены в основном мужские соцветия, причем больше всего их оказывается между 7-й (сверху) и 18-й мутовками.
Мужских соцветий в 6 раз больше, чем женских, и в годы слабого цветения это соотношение увеличивается.
В лесоводственной русской и иностранной литературе имеется много указаний о том, что «периодичность» плодоношения обуславливается не только особыми биологическими свойствами дерева, но часто и внешними условиями, ограничивающими развитие именно тех биологических особенностей растительного организма, которые определяют процессы плодоношения. Однако этот термин не означает существование четких периодов, обязательных для какой-либо породы, в том числе и сосны, для данной географической зоны или района (или конкретных лесорастительных условий).
Наши многолетние наблюдения и учет семеношения сосны показывают, что она плодоносит неравномерно вследствие того, что в течение 28 месяцев после закладки генеративных почек до созревания семян на нее воздействуют различные факторы внешней среды, а также энтомовредители и болезни. Эти факторы по-разному влияют на заложение генеративных почек, цветение, опыление, оплодотворение и созревание шишек. Если в течение трех вегетационных периодов влияние внешней среды на ход зарождения и созревания семян благоприятное, то можно ожидать обильного урожая у большинства сосен, даже если эти благоприятные условия будут повторяться подряд несколько лет.
Деревья, произрастающие в лучших лесорастительных почвенных условиях на ЛСП, при соответствующей оптимальной освещенности крон плодоносят обильнее и более равномерно, чем в культурах и естественных насаждениях. Однако среди них всегда обнаруживаются отдельные экземпляры иногда в разных клонах, которые плодоносят почти ежегодно сильнее и обильнее остальных. Это их биологическая особенность, и они заслуживают особенного внимания для селекционных работ, если другие их качества также ценны для лесного хозяйства.
К внутренним факторам относятся биологические особенности данного вида и органогенное строение, способствующие обильному плодоношению. В частности, у различных древесных пород имеют отличия строение и расположение генеративных почек на побегах, в том числе и на укороченных.
Повторяемость обильных урожаев из года в год зависит от биологических особенностей вида – органогенеза, строения вегетативных и генеративных побегов и почек, а также от внешних условий среды, способствующих образованию и накоплению питательных веществ в течение всего процесса формирования семеношения отдельного вида. Более равномерному семеношению в некоторой степени способствует повышение почвенного и светового питания, что достигается усиленным прореживанием древостоев для отбора, воспитания и формирования больших крон с молодого возраста. На ЛСП равномерность освещения и питания обеспечивается с момента посадки.
Важнейшим этапом в процессе плодоношения сосен является закладка и дифференциация генеративных органов, определяющих впоследствии (при условии нормального протекания процесса) степень урожая семян. Как установлено методом аналитического анализа, в условиях РФ этот этап охватывает июль–август. Метеорологические условия этого периода оказывают определенное влияние на образование женских и мужских почек и их количественное соотношение, на размер будущего урожая. Более полно и точно отражает условия погоды и совокупное влияние ее отдельных элементов на ход жизнедеятельности деревьев показатель среднемесячного дефицита влажность на срок 12 ч.
Погода определяется не отдельными ее элементами, например температурой воздуха или осадками, а их сочетанием и влиянием друг на друга. В зависимости от температуры воздуха одно и то же количество осадков оказывает разное влияние на общую характеристику и ее восприятие деревьями. Показатель дефицита влажности, или недостатка насыщения воздуха влагой (в паскалях), отражает погодные условия, складывающиеся от взаимосвязи температуры воздуха, осадка, упругости паров, солнечного освещения, скорости ветра и др.
По величине относительной влажности воздуха и дефициту влажности определяют испаряемость, т.е. те испарительные возможности, которые создаются в атмосфере при данной упругости водяного пара в воздухе и данной температуре. Чем меньше относительная влажность воздуха и чем больше дефицит влажности, тем суше воздух и тем интенсивнее (при прочих равных условиях) протекает процесс испарения воды из почвы и растений, причем транспирация сосен увеличивается иногда настолько, что поступление воды через корни в дневные часы не покрывает ее расход. Наши исследования показали, что в июне–августе в условиях Нижнего Поволжья с 11 до 16 часов наблюдается снижение транспирации и депрессия фотосинтеза.
Показатель дефицита влажности на срок 12 ч. характеризует отклонения от обычных погодных условий, имеющих значение для основных физиологических функций, жизнедеятельности растительного организма в наиболее активное дневное время – транспирации, фотосинтеза, дыхания, общего питания в конкретной местности.
Нашими многолетними наблюдениями установлено, что коэффициент корреляции между урожаем семян и среднемесячным дефицитом влажности воздуха на 12 ч. дня в период дифференциации и заложения генеративных почек сосны (между логарифмами этих величин) равен -0,67, т.е. чем выше дефицит, тем более неблагоприятные условия складываются в период дифференциации генеративных почек, тем меньше их заложится, и, наоборот, отсутствие дефицита способствует более благоприятному течению процессов и через 2 года (а точнее 28 месяцев) можно ожидать повышенной урожайности шишек и семян.
Для юго-востока РФ, Волгоградской области среднемноголетние значения дефицита влажности составляют июнь – 2,5 Па, июль – 2,8 Па, август – 2,7 Па. Относительная влажность воздуха коррелирует, по дефициту влажности более устойчивый и коррективный показатель. Первоначальный прогноз может корректироваться из-за энтомовредителей и болезней, экстремально-засушливых лет. При исключении этих факторов точность прогноза составляет 60-70%.
Таким образом, материал исследований показывает, что причинами так называемой периодичности плодоношения являются присущие данному биологическому виду особенности, индивидуальность деревьев (элитные, плюсовые деревья, экотипы и т.п.), внешние абиотические и погодные условия, воздействующие на отдельные этапы роста и развития почек, плодов и семян, почвы, и соответствующее оптимальное освещение крон.
Одним их главных путей преодоления неравномерности плодоношения деревьев на ЛСП Нижнего Поволжья является проведение мероприятий, направленных на создание условий повышенного общего питания деревьев, содействующего зарождению и сохранению большего количества женских цветочных почек как основы будущего урожая, что обеспечивается постоянным уходом за почвой в междурядьях и внесением необходимой дозы комплексных удобрений.
Рецензенты:
Шульга Виктор Дмитриевич, д.с-х.н., ведущий научный сотрудник Всероссийского НИИ агролесомелиорации Российской академии сельскохозяйственных наук, г. Волгоград.
Крючков Сергей Николаевич, д.с-х.н., ведущий научный сотрудник Всероссийского НИИ агролесомелиорации Российской академии сельскохозяйственных наук, г. Волгоград.