Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Естественно-исторические условия аридного региона юго-востока европейской территории России 11
1.1. Агролесомелиоративное районирование и природные условия района исследований 11
1.2. История и современное состояние лесомелиоративных работ на юге России 27
Глава 2. Теоретические аспекты повышения устойчивости лесных насаждений 38
2.1. Особенности роста и развития древесных видов в аридной зоне 38
2.2. Биоэкологическая характеристика древесных видов в различных условиях выращивания 56
2.3. Концепция создания устойчивых лесомелиоративных насаждений в аридных условиях европейской территории России 64
Глава 3. Методология селекционного семеноводства для защитного лесоразведения 76
3.1. Современное состояние и перспективы лесной селекции и семеноводства (литературный обзор) 76
3.2. Принципы селекционного семеноводства для защитного лесоразведения 93
3.3. Методы отбора и оценки селекционного материала для лесомелиоративных целей 119
Глава 4. Селекционная оценка популяций и биоразно образия лесообразующих пород в аридном регионе 129
4.1. Исследование популяционной структуры и биоразнообразия дубрав 131
4.2. Исследование географических экотипов дуба для районирования семенозаготовок 149
4.3. Популяционно-географическая изменчивость сосны на юго-востоке ЕТР 163
Глава 5. Результаты создания лесосеменнои базы основных древесных видов по природным районам аридного региона 179
5.1. Семеноводство древесных видов в степной зоне. Семеноводство дуба 183
5.2. Семеноводство хозяйственно-ценных интродуцентов в условиях сухой степи 231
5.3. Семеноводство кустарников и полукустарников в полупустыне и пустыне 276
5.4. Районирование семенозаготовок для защитного лесоразведения 306
Глава 6. Технологические приемы создания лесосеменных объектов в аридном регионе 317
6.1. Агротехника закладки объектов ПЛСБ для лесомелиоративных целей 319
6.2. Вегетативное размножение селекционного материала для лесосеменных объектов 328
6.3. Повышение урожая и качества семян на лесосеменных объектах 349
6.4. Технология сбора и переработки плодов и семян на ЛСП 375
Глава 7. Эффективность селекционного семеноводства древесных видов для лесомелиорации аридных экосистем 382
7.1. Селекционный эффект различных методов отбора для создания ПЛСБ древесных видов 382
7.2. Программа организации ПЛСБ для лесоразведения в засушливом регионе ЕТР 386
7.3. Экономическая оценка ЗЛН и лесных культур, созданных из семян разного происхождения 393
Выводы 399
Предложения производству 406
Литература 411
Приложения 446
- История и современное состояние лесомелиоративных работ на юге России
- Биоэкологическая характеристика древесных видов в различных условиях выращивания
- Принципы селекционного семеноводства для защитного лесоразведения
- Исследование географических экотипов дуба для районирования семенозаготовок
Введение к работе
Юго-восточный регион в равнинной части европейской территории России (ЕТР) включает степную, сухостепную, полупустынную природные зоны. Это обширная территория Нижнего Поволжья и Северо-Западного Прикаспия, объединенная бассейном реки Волги, является одним из районов мира, где процессы опустынивания к концу XX века охватили крупные территории. Продолжается разрушение земель водной и ветровой эрозией, загрязнение окружающей среды, что наносит большой урон народному хозяйству и здоровью людей. Снижение антропогенного пресса возможно только при условии рационального природопользования, т. е. оптимизации использования естественных ресурсов с помощью современных научно-технических достижений на основе адаптивного земледелия.
Наука и практика сельского хозяйства убеждает в возможности противодействовать этим негативным явлениям с помощью комплекса биолого-мелиоративных мероприятий, основой которых служит лесомелиорация. Следовательно, защитное лесоразведение следует рассматривать как важное звено экологической стратегии для сохранения и приумножения природно-ресурсных богатств государства [247].
В настоящее время в регионе создано более 500 тыс. га защитных лесных насаждений (ЗЛН) различного назначения, которые обеспечивают значительную прибавку дополнительной сельскохозяйственной продукции. В соответствии с основными положениями «Федеральной программы развития агролесомелиоративных работ в России» [324], в регионе следует дополнительно создать ЗЛН на площади 3,3 млн. га.
Несмотря на значительный опыт искусственного лесоразведения в условиях сухой степи, отраженный в трудах Г. Н. Высоцкого [38], Н. А. Качинского [115, 116], С. А. Краевого [133], ученых ВНИАЛМИ [3, 244, 247] и других научных учреждений, до настоящего времени отсутствует четкое научное обоснование концепции создания устойчивых ЗЛН, обеспечивающих надежный мелиоративный эффект. В целом состояние всех видов лесомелиоративных насаждений в регионе нельзя признать удовлетворительным.
Основными причинами неудач явились ошибки в подборе древесно-кус-тарниковых пород, их несоответствие конкретным лесорастительным условиям, а также игнорирование элементарных правил лесосеменного районирования и селекционных достижений. В связи с вышеизложенным особую актуальность представляет проблема создания жизнеспособных ЗЛН из надежного ассортимента деревьев и кустарников, улучшенных на основе селекционно-генетических принципов.
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключалась в разработке ассортимента древесных видов с учетом лесопригодности почв; принципов и стратегии селекционного семеноводства для лесоразведения в аридных условиях; методики отбора и оценки генофонда; технологии создания и эксплуатации высокоурожайных лесосеменных плантаций; научно обоснованного использования при степном лесоразведении семян инорайонного происхождения с учетом географического и эколого-типологического районирования семенозагото-вок, а также хозяйственно ценных гибридных форм; гарантированного размножения отобранного и районированного генофонда.
Результаты исследований, изложенные в диссертации, выполнены автором за период работы в 1967-2003 гг. в системе ВНИАЛМИ. ч
Период исследования характеризовался крайне неблагоприятной климатической обстановкой. Суровые бесснежные зимы 1968/1969 и 1971/1972 гг. и последующие за ними жестокие засухи 1972, 1975 гг. явились причиной массового усыхания ЗЛН на огромной территории аридного региона. ВНИАЛМИ по заданию Минсельхоза, Минлесхоза РФ и ВАСХНИЛ (РАСХН) организовал комплексные экспедиции в 1972, 1973, 1977 гг. с целью выявления причин их гибели, а также выделения сохранившегося среди пострадавших ЗЛН устойчи- вого генофонда древесных видов.
Объекты исследования. Объектами исследований являются искусственные лесные насаждения различного назначения, неоднородные по состоянию и по родному составу; природные и антропогенные популяции дуба и сосны, лесо- семенные плантации (ЛСП), клоновые архивы, коллекционные участки, гео графические культуры, дендрарии, питомники и отселектированные (плюсо вые) деревья, гибридные формы дуба, сосны, вяза, робинии, лиственницы, сак саула и других пород в сухостепной и полупустынной зоне Волгоградской, Ас траханской, Ростовской областей, Калмыкии и Ставропольского края. Почвы представлены всеми присущими для региона зональными подтипами от южных * черноземов (север Волгоградской области) до бурых пустынных почв (Прикас- пийская низменность).
Научная новизна. В процессе многолетней экспериментальной работы получены следующие новые научные результаты: установлены причины низкой долговечности искусственных лесных насаждений; разработан надежный ассортимент деревьев и кустарников по каждому административному и агролесомелиоративному районам, типам ЗЛН и учетом лесопригодности почв, дан прогноз их долговечности; (^ - обоснована концепция повышения устойчивости лесных насаждений в аридной зоне; - впервые для региона разработана методологическая основа отбора ма точных (плюсовых) деревьев, устойчивых популяций экотипов, перспективных для защитного лесоразведения в экстремальных условиях, их генетико- селекционная оценка по потомству; - изучены закономерности репродуктивного развития и формирования урожая семян основных древесных видов под влиянием экологических и гене тических факторов; ^ - разработаны и внедрены новые технологические приемы размножения селекционного материала, закладки и эксплуатации ЛСП, испытательных культур и клоновых архивов, повышения урожайности и улучшения условий роста растений на лесосеменных объектах; на основании морфогенетического и кариологического анализа, физиоло-го-биохимической оценки, моделирования экстремальных ситуаций, вегетационных, лабораторных опытов, методов дисперсионного анализа и ранговой корреляции выделены наиболее ценные потомства для ЛСП высшего генетического уровня, продуцирующие элитный семенной материал; впервые в регионе изучена географическая изменчивость 80 климатических экотипов дуба, сосны и саксаула из разных лесоклиматических районов и дано научное обоснование географического и эколого-типологического районирования семенозаготовок этих пород для лесомелиоративных работ; разработаны «Программа организации постоянной лесосеменной базы для защитного лесоразведения аридной зоны» и «Руководство по созданию устойчивых ЗЛН на крайнем ЮВ ЕТР» [292] в рамках «Федеральной программы по развитию агролесомелиоративных работ в России» [324], в которых представлены концепция и организационная структура селекционного семеноводства, объемы агролесомелиоративных работ, потребность в селекционно улучшенных семенах, рассчитаны необходимые площади ЛСП с учетом ассортимента по агролесомелиоративным и административным районам России.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Практическая ценность результатов исследований заключается в реализации концепции повышения устойчивости ЗЛН через создание крупных семеноводческих комплексов и нового поколения лесных насаждений, выращенного на селекционно-генетической основе из надежного ассортимента деревьев и кустарников с учетом их адаптационных возможностей.
Разработанные автором методики и практические рекомендации отбора устойчивых биотипов и популяций в аридной зоне широко используются предприятиями лесного хозяйства при создании объектов лесосеменной базы.
Технологические приемы закладки и эксплуатации ЛСП разного генетического уровня обеспечивают получение стабильного урожая селекционно улучшенных элитных семян и повышение биологической устойчивости основных древесных видов в экстремальных условиях произрастания.
Результаты исследований климатических экотипов дуба и сосны инорай-онного происхождения позволили выделить из них наиболее перспективные для лесомелиорации и скорректировать границы лесосеменного районирования этих видов.
Автор участвовал в разработке нормативных документов и методических рекомендаций для руководства работами по созданию постоянной лесосемен-ной базы в регионе, в том числе: «Рекомендаций по закладке лесосеменных плантаций древесных пород для защитного лесоразведения в сухой степи и полупустыне» [237], «Методических рекомендаций по созданию и эксплуатации лесосеменных плантаций для защитного лесоразведения» [191], «Концепции повышения устойчивости защитных лесных насаждений в экстремальных условиях произрастания» [126], «Руководства по созданию устойчивых защитных лесных насаждений на крайнем юго-востоке ЕТР» [292], «Руководства по селекционному семеноводству древесных видов для защитного лесоразведения в аридных условиях европейской территории России» [291].
В порядке практического внедрения под руководством и с участием автора на предприятиях лесного хозяйства и опытных хозяйств ВНИАЛМИ Волгоградской, Астраханской, Ростовской обл. и республике Калмыкия выделено более 900 плюсовых деревьев, заложено 340 га ЛСП, клоновых архивов, испытательных и географических культур и более 150 га лесных насаждений из от-селектированного посадочного материала. Результаты многолетних исследований географических культур сосны, дуба и саксаула нашли реализацию в «Ле-сосеменном районировании основных лесообразующих пород в СССР» [167].
Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлялись и обсуждались на научных, научно-технических и научно-производственных конференциях, совещаниях и симпозиумах: ^ - на международных (Воронеж, 1989, 1996, 2000; Западный Берлин (Гер- мания), 1989; Корник (Польша), 1990; Петрозаводск, 2001; Волгоград, 2001, 2003); - на всесоюзных (Москва, 1981, 1987, 1989; Ленинград, 1980; Рига, 1981; Воронеж, 1978, 1981, 1985; Свердловск, 1983; Саратов, 1983, 1990; Брянск, 1985; Барнаул, 1983, 1989; Новосибирск, 1986; Ашхабад, 1986; Львов, 1991; Куйбышев, 1982, 1988; Ростов, 1994); - на республиканских и областных конференциях и совещаниях (Новочер- (* касск, 1974, 1976; Волгоград, 1978, 1982, 1985, 1995; Воронеж, 1977, 1990; Эли ста, 1985; Саратов, 1996; Ульяновск, 1999), а также ежегодно докладывались на ученых, научно-технических, проблемном советах ВНИЛЛМИ, ЦИИИЛГиС (НИИЛГиС), Отделении лесоводства и агролесомелиорации ВАСХНИЛ (РАСХН).
Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом комплексных исследований автора в качестве исполнителя и руководителя научных темпланов НИР ВАСХНИЛ, (РАСХН) 1967-2003 гг. и соисполнителем тематики по лесной генетике, селекции и семеноводству — координатор ( ЦНИИЛГиС (НИИЛГиС) 1978-1995 гг. Сбор, анализ экспериментальных мате- риалов, закладка полевых опытов, лабораторно-аналитические работы выполнены лично автором или при его непосредственном участии. Им сформулирована проблема, составлены программа исследований, рекомендации для производственной проверки и внедрения разработок на всех этапах.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 97 печатных работ, в том числе 2 монографии (в соавторстве), результаты демонстрировались на ВДНХ, представлялись к награде дипломами и медалями, получено 2 патента на изо бретение (в соавторстве). ^ Основные положения, выносимые на защиту.
Концепция создания устойчивых и высокоэффективных лесомелиоративных насаждений в экстремальных условиях на селекционно-генетической основе.
Ассортимент деревьев и кустарников, адаптированных в засушливом регионе лесомелиоративного назначения.
Методика отбора и оценки генофонда для создания объектов постоянной лесосеменной базы.
Селекционная эффективность ЛСП разного генетического уровня и способов создания.
Региональная программа селекционного семеноводства для степного лесоразведения.
Лесосеменное районирование основных древесных видов для лесоразведения на юге России.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы (392 наименования, в том числе 18 на иностранных языках) и приложений. Общий объем работы 461 страница, в том числе 164 таблицы, 20 рисунков, 6 приложений.
История и современное состояние лесомелиоративных работ на юге России
Идея создания искусственных лесных насаждений для защиты сельскохозяйственных земель впервые высказана А. Т. Болотовым во второй половине восемнадцатого века. Практическое ее осуществление на южных окраинах России началось несколько позже — в начале девятнадцатого столетия и связано с пионерами степного лесоразведения (И. Я. Ломиковский, В. П. Скаржинский, И. Я. Данилевский и др.). После земельной реформы 1861 г. степное лесоразведение осуществлялось в более крупных объемах и разнообразных формах. Осуществляя идею пространственного влияния леса, проводились посадки широких защитных лесных полос по крупным водоразделам в Самарской, Саратовской, Ставропольской и др. губерниях под руководством Н. К. Генко. В это же время развернулись работы песчано-овражных партий по облесению балок, закреплению оврагов и песков на юге России. В Поволжье организован Камышинский опытный участок, насаждения которого до настоящего времени являются образцом творческого подхода к облесению бесплодных территорий. Наибольшее значение по претворению теории комплексной мелиорации сельскохозяйственных территорий в конце XIX века было создание В. В. Докучаевым опытных участков Особой экспедиции по испытанию разных приемов лесного и водного хозяйства в степных районах. Они явились основой теории создания устойчивых агроландшафтов, «оздоровления земледельческого организма» [62]. Однако многие попытки лесокультурных работ были обречены на раннее усыхание и гибель. К настоящему времени из насаждений, созданных в конце прошлого - начале нашего века, сохранились единичные колки, приуроченные к выходам пресноводных источников и обеспечивающих их почвенной влагой в течение всей жизни. Нашло подтверждение прогноза Г. Н. Высоцкого, который еще в 1913 году отмечал, что на зональных почвах этого региона «ни лесоводство, ни садоводство немыслимы вследствие недостатка влаги». Главной причиной низкой долговечности насаждений являются сухость климата, почв и засоленность почвогрунтов.
Однако состав пород является фактором, повышающим или понижающим долговечность насаждений. Г. Н. Высоцкий все же не исключал возможность выращивания древесной растительности в этой зоне. Он считал, что при лесоразведении следует опираться на существование лесопригодных почв. Таким образом, в регионе накоплен богатый опыт степного лесоразведепия. Этой проблеме посвящены работы Г. Н. Высоцкого [36], С. Я. Краевого [131, 132], Н. А. Качинского [115], Л. Т. Земляницкого [93], Е. Д. Годнева [45], Л. С. Савельевой [297, 298], П. Д. Никитина [231], С. А. Никитина [230], П. Ф. Богуна [21], С. М. Зепалова [95], коллектива ВНИАЛМИ (Кулик, Маттис, Зюзь, Степанов [161]) и многих других исследователей. Многолетний опыт защитного лесоразведения на каштановых солонцеватых почвах подтверждает, что создание относительно долговечных насаждений требует предварительной мелиорации и соблюдения высокой агротехники, сопутствующих дополнительному увлажнению и подбору устойчивых древесно-кустарниковых видов [46, 93, 132, 352] и др. Для этих условий предлагались: вяз приземистый (мелколистный), робиния лжеакация (белая акация), ясень ланцетный (зеленый), клен татарский, лох узколистный, жимолость татарская, скумпия, акация желтая, аморфа, бирючина, а посадку дуба вести лишь при условии устойчивого увлажнения почв. Некоторые лесоводы считали, что устойчивость и долговечность ЗЛН можно решить путем удачного подбора ассортимента древесных пород, размещения их на площади, типа культур и т. д. Но современный опыт свидетельствует, что степное лесоразведение может быть удачным лишь при соответствии лесорастительных условий с биоэкологией культивируемых растений. Это подтверждено работами многих ученых и практиков [1,5, 45, 309, 341]. Существующие ЗЛН в регионе в основном представлены полезащитными лесными полосами на полях колхозов и совхозов, овражно-балочными лесополосами, государственными лесополосами, придорожными и железнодорожными посадками, насаждениями для целей животноводства. Возраст создания этих насаждений преимущественно приурочен к определенным периодам: 1932-38 гг., 1950-54 гг. и более молодые посадки последующего периода. Они отражают этапы развития агромелиоративной науки — конференцию по борьбе с засухой в 1931 году; Постановление ЦК ВКП(б) и Совета Минист- ров СССР от 20 октября 1948 г. «О плане полезащитных насаждений, внедре ния травопольных севооборотов, строительстве прудов и водоемов для обеспе- чения высоких и устойчивых урожаев в степных и лесостепных районах Евро- пейской части СССР»; Постановление ЦК КПСС 1967 г. «О неотложных мерах по борьбе с водной и ветровой эрозией почв». Лесные насаждения старых возрастов (преимущественно полезащитные лесополосы) представлены широкими многорядными (7-11 рядов) лесополосами с размещением 1,5x0,7 м неравномерной сохранности, плотной конструкции, незаконченной системой полос. Эти насаждения имеют сложный состав. В Ростовской области и Ставропольском крае преобладают робиния лже- акация, гледичия, ясень ланцетный, абрикос. С продвижением на восток и юго- восток в составе преобладают ильмовые. В старых лесонасаждениях широко представлены кустарниковые породы - смородина золотая, карагана, лох узколистный, жимолость татарская, скумпия и др. Посадки позднего периода более однородны и состоят из дуба, робинии или вяза часто в смешении с другими породами и кустарниками.
Биоэкологическая характеристика древесных видов в различных условиях выращивания
Действующими «Инструктивными указаниями по проектированию и выращиванию защитных лесных насаждений на землях сельскохозяйственных предприятий» [100] принцип агролесомелиоративного районирования в известной степени реализован через рекомендуемый ассортимент древесных видов в зависимости от лесопригодности почв применительно к отдельным регионам страны. ЗЛН по своим мелиоративным функциям можно условно отнести к двум основным категориям: естественные и искусственные леса хозяйственно-технического, санитарно-гигиенического и рекреационного назначения; естественные леса и искусственные посадки преимущественно аграрного назначения на сельскохозяйственных землях.
В лесомелиоративных насаждениях аридного региона в основном используют деревья и кустарники вне их естественных ареалов. Наиболее ценными для этих условий свойствами являются: засухоустойчивость и солевыносли-вость, жаростойкость и морозостойкость, соответствующая архитектоника кроны, способность к временной консервации роста, устойчивость к вредителям и болезням, возобновительная способность, пластичность по отношению к почве, свету, энергия роста и т. д.
При создании лесомелиоративных насаждений учитывается требовательность растений к почвенному плодородию. Пользуясь литературными данными и результатами собственных исследований, по данному признаку древесные виды можно представить следующим образом: растения богатых почв - ель, дубы (черешчатый, красный), вяз обыкновенный, тополя, ивы, ясень обыкновенный, клены, липа, береза; деревья и кустарники бедных почв - сосны, мож-жевельники, робиния, гледичия, ясень ланцетный, абрикос, вяз приземистый, груша, смородина золотая, карагана древовидная, джузгун, тамарикс.
Учитывая наличие в аридной зоне огромных площадей засоленных почв, растения высаживаются в строгом соответствии с их солеустойчивостью. По данному признаку обычно выделяют две группы растений: галофиты (естественно растущие на засоленных почвах) и гликофиты - растения пресных местообитаний. Имеется отдельная группа растений из незасоленных мест, но выдерживающие засоление в культуре.
Е. С. Мигунова [208] на основании экспериментальных данных установила предварительные пределы допустимых, угнетающих и токсичных доз легкорастворимых солей для солевыносливых древесных пород (табл. 2.12). Они свидетельствуют, что в условиях почвенной засухи угнетающее действие вредных солей возрастает в несколько раз. Это обстоятельство следует учитывать при подборе ассортимента в экстремальных условиях особенно на почвах низкой
В последнее время в агролесомелиорации наметилась тенденция к созданию узких лесных полос или плантационных культур, где складываются благоприятные условия для светолюбивых и быстрорастущих видов. По отношению к свету их можно сгруппировать: светолюбивые — лиственница, сосна обыкновенная, саксаул, тамарикс, робиния, гледичия, береза, вяз приземистый, софора, лох, тополя, ивы, ясень ланцетный, айлант, берест, карагана; породы среднего светолюбия - сосна крымская, можжевельники, дуб черешчатый, груша обыкновенная, яблоня лесная, абрикос, ясень обыкновенный, вяз обыкновенный, клены, шелковица, боярышники, скумпия, смородина золотая, жимолость, бирючина, ирга; теневыносливые - ель, липа, пихта, бузина.
Степень светолюбия меняется с возрастом и в течение года. Молодые растения легче переносят затенение, чем взрослые, к концу вегетации потребность в освещении снижается. Все растения для своего роста и развития требуют определенное количество тепла и суммы температур. Однако при искусственном расширении ареала продвижение растений с севера на юг идет более успешно, чем с юга на север, что лимитируется их морозоустойчивостью и зимостойкостью.
В порядке снижения морозоустойчивости древесные виды составят еле- дующий ряд: лиственница, ель обыкновенная, сосна обыкновенная, береза, вяз обыкновенный, рябина, клен остролистный, ясень обыкновенный, липа, тополь лавролистный, дуб черешчатый, берест, тополь черный, вяз приземистый, боярышник, робиния, гледичия, сосна крымская, лох, абрикос, саксаул, миндаль, фисташка.
В аридной зоне, характеризующейся дефицитом влаги в почве, предпочтение отдается засухоустойчивым видам, которые довольствуются небольшим количеством влаги и экономно ее расходуют. По степени засухоустойчивости их можно разделить на влаголюбивые (ель, лиственница, ивы, тополя, береза, вяз обыкновенный, липа, клен остролистный, лещина, бузина, бирючина) и относительно засухоустойчивые (сосна обыкновенная и крымская, можжевельни-ки, дуб черешчатый, ясень ланцетный, абрикос, яблоня лесная, шелковица, скумпия, жимолость, аморфа, карагана, саксаул). Многолетний опыт степного лесоразведения позволяет подвести итог климатического испытания многих интродуцированных видов и определиться в их долговечности. В таблице. 2.14 приведены фактически усредненные данные долговечности деревьев и кустарников по результатам учета состояния ЗЛН, созданных в 50-60-х годах на почвах каштанового типа сухостепной зоны юго-восточного региона ЕТР. Они свидетельствуют, что прогноз долговечности древесных пород для региона, предсказанный некоторыми авторами в 70-80-е годы, был существенно занижен. Особенно это касается ильмовых и кустарниковых видов [133, 178, 297, 298]. Это связано со стабилизацией общего состояния сохранившихся после значительного отпада древесных видов в массивных и широкополосных лесных насаждениях на комплексных каштановых почвах: ГЛП Камышин-Волгоград, Элиста-Черкесск, «Громославская дубрава», ЗЛН Богдинской НИАГЛОС, ЗЛН ОПХ ВНИАЛМИ и др.
Принципы селекционного семеноводства для защитного лесоразведения
Выбор надежного (устойчивого и долговечного) ассортимента — наиболее важный этап при организации ПЛСБ. Засушливый регион, ввиду его хрупкости, более других подвергся в последнее столетие антропогенному воздействию, которое привело к истреблению значительной части аборигенной древесной растительности, а следовательно, обеднению местного генофонда. Вместе с тем в регионе произошло обогащение древесной флоры за счет новых видов инорай-онного происхождения. Поэтому насаждений интродуцированной древесной растительности значительно больше, чем естественных лесов.
Природная древесная растительность, прошедшая многовековой естественный отбор, является наиболее ценным исходным материалом для селекции и лесовыращивания [120, 191, 334,335,336].
В процессе длительного испытания вполне перспективными оказались многие иитродуцированные виды. Закономерно, что лучшая адаптация интро-дуцентов отмечается у биотипов, прошедших длительный срок испытания. Систематически повторяющиеся экстремальные годы (засуха, суховеи, пыльные бури, морозы и заморозки) «помогают» провести искусственный отбор устойчивого ассортимента. Во второй половине XX столетия такими годами были 1968/69, 1971/72, 1975/76 и 1997/98. Следовательно, наиболее высокую селекционную ценность представляют наиболее старые, хорошо сохранившиеся посадки и отдельные устойчивые биотипы. К сожалению, у большинства таких объектов не представляется возможным определить происхождение.
Наиболее ценным являются специально созданные объекты из семян и посадочного материала от известных родителей, по которым возможно дать прогноз потенциальных возможностей древесного вида или отселектированно-го дерева.
Для селекционно-семеноводческой работы в районе исследований использовали 3 группы объектов: естественного происхождения, искусственного (в основном лесомелиоративные насаждения из древесных видов неизвестного происхождения) и научно-исследовательские объекты, заложенные по специальным программам для испытания генофонда в конкретных экологических условиях.
Исследования выполнялись во Всероссийском научно-исследовательском институте агролесомелиорации на научной базе отдела биологии (г. Волгоград), Нижневолжской опытной станции по селекции древесных пород (г. Камышин), Калмыцкой, Богдинской, Ачикулакской, Поволжской опытных станций, Шах-матовского опытного питомника ВНИАЛМИ, предприятий лесного хозяйства Волгоградской, Астраханской, Ростовской областей, Республики Калмыкия, Ставропольского края в период 1967-2000 гг. с целью разработки селекционных приемов повышения устойчивости лесомелиоративных насаждений и улучшения их качественного состава в аридных условиях.
Объектами селекционной инвентаризации и отбора ценного генофонда служили естественные, искусственные массивные и полосные насаждения дуба, сосны, робинии, ильмовых, саксаула и других видов, произрастающие в лесхозах Волгоградской, Астраханской, Саратовской, Ростовской областей и Республики Калмыкия, а также странах СНГ. Наиболее ценные из них представлены на рис. 3.1 и приложении 3.1.
Для выполнения программы исследований заложены 28 стационарных опытных селекционных объектов (маточно-семенных насаждений, коллекционных участков, клоновых архивов, географических и испытательных культур, ЛСП разного генетического уровня) на площади 310 га; отобрано более 800 плюсовых деревьев основных древесных видов, 657 из которых занесены в госреестр (приложение 3.2).
Селекционные объекты естественного происхождения. В эту категорию входят нагорные и байрачные степные дубравы, реликтовые сосняки на меловых отложениях, байрачные дубравы сухостепной зоны, пойменные леса, байрачные леса черноземной степи.
Из байрачных дубрав черноземной степи наибольшую лесоводственную, биогенетическую и селекционную ценность представляет «Шемякинская дача» на севере Волгоградской области (Россошинское лесничество Урюпинского лесхоза) на площади 711 га. Главной породой является дуб черешчатый, спутниками - ясень обыкновенный, клен остролистный, липа мелколистная, реже — ильмовые, клен полевой, осина. Подлесочные породы представлены кленом татарским и бересклетом.
Исследование географических экотипов дуба для районирования семенозаготовок
В различных частях ареалов древесных пород в процессе эволюции и генетических процессов сформировались популяции со своеобразными признаками, различающимися в разных природных зонах и имеющие определенное хозяйственное значение. Роль географической среды в процессах формирования наследственных признаков известна давно. Более чем столетний опыт посевов семян древесных пород разного географического происхождения убеждал лесоводов в необходимости соблюдения определенных пределов при их использовании для лесокультурной практики.
Исследованиями, проведенными с географическими посевами в разных странах, установлены общие закономерности в изменчивости растений в зависимости от направления их перемещения.
Установлено, что возможная граница использования инорайонных семян каждого вида зависит от размеров ареала. Обычно виды с обширным ареалом адаптируются в новых условиях обитания на больших территориях. Вместе с тем такие опыты приводили к самым противоречивым результатам. Эти отклонения от установленных закономерностей в географической изменчивости связаны с экологическим происхождением отдельных пород в каждом природном регионе.
Поэтому для оценки перспективности использования семенного материала из других географических районов необходимо изучение растений с учетом их конкретного происхождения в однородных условиях произрастания - географических культурах (ГК). К настоящему времени в нашей стране и за рубежом имеется опыт ГК ле-сообразующих пород, который дает основание судить о перспективности отдельных климатипов в конкретных условиях выращивания.
Еще в прошлом столетии наблюдения ботаников и лесоводов привели к необходимости установления понятия о климатических экотипах, под которыми подразумевались популяции древостоев, связанные общими биологическими и лесоводственными свойствами по отношению к климату. Для изучения влияния этих биологических особенностей в ряде стран Западной Европы были заложены ГК: Луи де Вильмареном (1822-1832), Киницем (1977-1978), Цизля-ром (1893-1896) и другими исследователями. В России ГК дуба впервые были заложены В. Д. Огиевским в 1910-1916 гг. в «Тульских засеках».
Серия опытных посевов дуба в европейской части России свидетельствует о наличии климатипов, исторически сформировавшихся в результате естественного отбора. При перемещении желудей их наследственные особенности проявляются в зависимости от характера новых условий произрастания.
Исследования культур, заложенных в 1913-1914 гг. в плакорных условиях Шипового лесничества (Воронежская область) из желудей различного географического происхождения показали, что дубки местного происхождения имели преимущество по росту и состоянию [71, 175]. Вместе с этим установлено, что дубки северо-восточного и восточного происхождения отличаются высокой устойчивостью и прямоствольностью, но отстают в росте. Западные климатипы, характеризуясь быстрым ростом, неустойчивы к внешним факторам и имеют низкое качество стволов. Морозоустойчивость ниже у дубков из южных и западных областей, а засухоустойчивость возрастает в направлении с северо-запада на юго-восток [358]. В большинстве случаев растения из семян местного происхождения растут лучше инорайонных, ибо они наиболее приспособлены к местным условиям [26, 108, 229, 235, 248 и др.], но нередки исключения. Например, В. М. Лукинас [172] установил, что местные дубки (каунасские) росли медленнее инорайонных, так как в течение 400 лет подвергались отрицательной селекции.
А. М. Шутяев [358] отмечает, что в ПС под Армавиром дубки воронежского и харьковского происхождения превосходили по росту местный степной экотип. По его же данным в условиях Ростовской области самые низкие показатели по росту, сохранности и качеству имели представители местных пойменных и байрачных дубрав. Лучшими свойствами обладали варианты из Воронежской, Сумской и Гомельской областей. Такие отклонения от общеустановленных закономерностей, вероятно, связаны с экологическим происхождением материнских популяций и обеднением местного генофонда.
Исследования С. А. Ростовцева [290], М. М. Вересина [26], В. Б. Лукьянца [175] и др. доказали, что происхождение посевного материала отражается на росте, состоянии и долговечности первого поколения культур до возраста спелости, а также на последующих поколениях [284, 287]. Географические посевы дуба заложены в конце 50-х годов под руководством А. С. Яблокова, 60-х годах под руководством С. А. Ростовцева почти во всех природных зонах ЕТР. Однако положения по лесосеменному районированию имели недостаток в связи с отсутствием типологической основы ранее созданных ГК. Наиболее перспективна государственная сеть ГК, организованная в 1973 году по новой методике [276, 358].
Современное лесосеменное районирование - «разделение ареала древесных пород на части, качественно однородные по природно-климатическим факторам, обусловившим формирование в процессе многих поколений групп популяций (климатипов) одинакового генетического потенциала» [358]. Лесосе-менное районирование лесообразующих пород в СССР 1982 года предусматривает выделение лесосеменных районов, из которых используются семена с учетом эколого-географического происхождения популяций. Предпочтение отдается семенам, полученным из смежных популяций с районом лесовыращива-ния. Под местными понимаются семена, собранные непосредственно в пределах лесосеменного района раздельно по хозяйственным группам типов леса и с учетом фенологических форм. Лесосеменное районирование предусматривает использование семян определенных популяций из районов интродукции, где имеется положительный опыт выращивания высокопродуктивных биологически устойчивых насаждений.
