Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Донская Е.А. 1 Иозус А.П. 1 Зеленяк А.К. 1

---

1 Камышинский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет»

В настоящее время вследствие резко возросшей антропогенной нагрузки на биосферу снизить ее отрицательное влияние может создание новых и сохранение существующих защитных насаждений. Для этого необходимо увеличение ассортимента деревьев и кустарников путем организации лесосеменной базы на селекционно-генетической основе. При создании лесосеменных плантаций сосны разного генетического уровня в зоне Нижнего Поволжья особое значение приобретает их урожайность, ее периодичность, связь с природно-климатическими особенностями. Изучены зависимости цветения и последующего плодоношения сосны. Для чего были выбраны модельные деревья, на которых проводились исследования. С целью прогнозирования периодичности и интенсивности плодоношения сосны были проанализированы связь периодичности и интенсивность плодоношения с основными климатическими характеристиками периода, предшествующего заложению генеративных органов, цветению, сохранности женских шишечек.

Статья в формате PDF

117 KB

генеративные органы сосны

климатические характеристики

плодоношение сосны

лесосеменные плантации

селекционное семеноводство

1. Ефимов Ю.П. Семенные плантации в селекции и семеноводстве сосны обыкновенной. – Воронеж : Истоки, 2010. – 253 с.

2. Иозус А.П., Макаров В.М. Плодоношение семенных плантаций сосны в Нижнем Поволжье. – М. : Современные проблемы науки и образования, 2009.

3. Иозус А.П., Макаров В.М. Технология создания лесосеменных объектов в аридном регионе. – М. : Современные проблемы науки и образования, 2009.

4. Иозус А.П., Зеленяк А.К., Маттис Г.Я. Селекция и семеноводство сосны для защитного лесоразведения в Нижнем Поволжье // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. – М., 2003.

5. Федеральная целевая программа развития лесного семеноводства на период 2009-2020 гг. – М. : Федеральное агентство лесного хозяйства, 2009. – 86 с.

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

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

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.

Библиографическая ссылка