Получение новых перспективных сортов лесных, а также декоративных деревьев и кустарников является основным результатом многолетней селекционной работы. Внедрение полученного селекционного материала в производственные посадки позволит получить лесные насаждения с заданными параметрами, а использование их в агролесомелиорации и озеленении будет способствовать повышению устойчивости и долговечности лесонасаждений, улучшению их мелиоративных функций. В настоящее время сорт относят к инновационному продукту.
Селекция древесных видов сопряжена с рядом специфических характеристик, таких как длительность селекционного процесса, полиморфизм признаков, особенности размножения и др., что создаёт определённые трудности при реализации селекционных программ. Закрепить гибридные генотипы, не добиваясь их константности при семенном размножении, позволяет вегетативное размножение. Работы по созданию сортов для защитного лесоразведения и агролесомелиорации были начаты в 50-е годы ХХ столетия А.В. Альбенским и продолжены под руководством Г.П. Озолина и Г.Я. Маттиса [1].
Вековой опыт селекционной работы, накопленный ФГБНУ «Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук», позволяет проводить на юго-востоке Европейской России широкомасштабную селекцию с основными лесообразующими видами. Наибольшую ценность имеют выведенные сорта, обладающие комплексом хозяйственно ценных качеств, связанных с устойчивостью к неблагоприятным (низкие и высокие температуры, недостаток влаги и избыток солей в почве) и биотическим (болезни, вредители) факторам. Такие качества во многом определяют эффективность сорта в жестких лесорастительных условиях.
Цель исследования: определить основные подходы и систематизировать многолетний опыт получения новых перспективных сортов для защитного лесоразведения в условиях юго-востока Европейской России.
Материалы и методы исследования
Выявление сортообразцов, обладающих комплексом хозяйственно ценных качеств и по своим особенностям близких к модели сорта, проводится на видовом, популяционном, биотическом уровнях [2, 3]. Для этого используют разные селекционные категории насаждений и различные направления оценки (табл. 1).
Таблица 1
отбор и оценка селекционных образцов
|
УРОВНИ ОТБОРА |
||
|
Видовой |
Популяционный |
Биотический |
|
ВИДЫ НАСАЖДЕНИЙ |
||
|
Естественные и искусственные лесные насаждения интродуцентов и аборигенных видов |
Географические и экологические культуры, природные микропопуляции (экотипы) |
Семейственные и клоновые лесосеменные плантации (ЛСП), селекционные питомники, дендрологические коллекции |
|
НАПРАВЛЕНИЯ ОЦЕНКИ |
||
|
Внутривидовая разнокачественность жизненных форм и их хозяйственно ценные качества |
Популяционная изменчивость морфологических и физиологических признаков |
Отношение к факторам среды (засухе, засолению почв, морозам, болезням и вредителям и др.) |
Первичная оценка сортообразцов проводится по фенотипу. Оцениваются таксационные параметры, форма и ажурность кроны, форма и качество ствола, особенности морфологического строения ветвей, листьев, цветов и плодов.
Отбор проводится в коллекционных фондах и на объектах лесосеменной базы. Сортообразцы отбираются среди деревьев, вступивших в пору плодоношения, когда в полной мере проявляются их хозяйственно ценные признаки, стабилизируется рост и развитие. При селекции на долговечность отбор ведется в старовозрастных насаждениях при условии их хорошего состояния и плодоношения.
Сортообразцы также отбирают в искусственных и естественных насаждениях, произрастающих в условиях, типичных для данного региона. При отборе учитывается внутривидовая изменчивость по селективному признаку. Отбираемый сортообразец должен превосходить типичные формы по этому показателю в пределах достоверной наименьшей существенной разницы.
Значительную роль в приобретении новых хозяйственно ценных признаков играют мутагенез и гибридизация. Поэтому поиск ценных биотипов в первую очередь проводится среди мутантов и гибридов. Изучение внутривидовой изменчивости позволяет проанализировать хозяйственно ценные признаки у вида и определить закономерности их проявления и наследования.
Время отбора сортообразцов зависит от признака, по которому ведётся селекция. В течение всего года возможно проведение отбора по признакам, не меняющимся в сезонном цикле развития: форма и строение кроны, ветвей и ствола. Отбор по другим показателям проводится во время их наибольшего проявления. В течение вегетационного периода отбирают декоративные лиственные формы. Селекцию на качество цветов и плодов, урожайность осуществляют во время массового цветения и плодоношения. Феноформы отбирают в период распускания листьев, цветения и листопада. Отбор на быстроту роста проводится в конце вегетационного периода. Отбор сортообразцов на устойчивость к отдельным абиотическим и биотическим факторам проводится в период их максимального воздействия (продолжительные засухи, бесснежные морозные зимы, массовые повреждения вредителями и болезнями).
Отбор сортообразцов проводится в 2 этапа. На первом подбираются насаждения и проводится их рекогносцировочное обследование. При подборе насаждений пользуются данными лесоустройства. Особое внимание уделяется высокопродуктивным насаждениям с высокими таксационными показателями и бонитетом. Перед началом работ по отбору сортообразцов следует проконсультироваться с работниками предприятий лесного хозяйства региона.
Направления сортоиспытания древесных видов для защитного лесоразведения включают 4 уровня: устойчивость, долговечность, морфологические особенности и продуктивность
Предварительное конкурсное сортоиспытание проводят в коллекциях, испытательных и географических культурах, лесосеменных плантациях. Государственное сортоиспытание проводится в сети государственных сортоиспытательных участков в различных природных зонах. Опыты по сортоиспытанию закладываются в насаждениях, созданных по рекомендуемым технологиям, и в условиях, типичных для данного региона выращивания сортов [3, 4].
На сортоиспытательном участке проводятся наблюдения и учёт основных производственно-биологических особенностей испытываемых сортов: сроки прохождения фенофаз; устойчивость к засухе, морозам, болезням и вредителям; урожайность; интенсивность роста. Полученные данные заносят в журнал и подвергают статистической обработке.
Испытываемые сорта, превосходящие по комплексу признаков стандартные, считаются перспективными. Неперспективные сорта снимают с испытания.
Сроки сортоиспытания определяются эколого-биологическими особенностями видов и целями сортоиспытания. Для лесных древесных видов предварительные выводы о перспективности сортов можно сделать в 5–15 лет, окончательные в 10–30 лет [1, 3]. Основные признаки сорта устойчиво проявляются при вступлении дерева в период плодоношения. Возраст вступления в генеративную фазу видоспецифичен и зависит от биологических особенностей вида и условий произрастания.
Сортоиспытательные участки закладываются по предварительно составленным проектам, включающим требования к посадочному материалу, технологии подготовки почвы; разбивку участка; схемы размещения; посадку растений по этим схемам; приемы ухода за растениями.
При закладке сортоиспытательных участков в виде лесных полос используют схему из 5 рядов. Для анализа берутся 3 средних ряда, опушечные ряды при изучении роста и состояния не учитываются. Рекомендуемое размещение в ряду 2 м, между рядами 3 м.
Испытываемые сорта в лесной полосе располагают блоками. Каждый блок имеет определённое количество потомств. Общее количество испытываемых потомств одной семьи должно быть таким, чтобы обеспечить достоверные результаты при статистической обработке. Удобно брать 24 растения одной семьи. При двукратной повторности количество растений в одном блоке составит 12 шт., при 3- и 4-кратной соответственно 8 и 6 шт. Чтобы обеспечить равномерное размещение растений в блоке лучше использовать 2- и 4-кратную повторности. В опушечные ряды высаживают потомства тех же номеров, что и в блоке. Повторности располагаются цепочкой одна за другой [4].
При закладке сортоиспытательных участков в виде массивов растения размещают по такой же схеме, что и для лесных полос: в ряду 2 м, между рядами 3 м. Количество повторностей и число растений в блоке такие же, как и для участков в виде лесных полос. Но повторности располагаются не в виде цепочки, а рядом друг с другом. Блоки в повторностях размещаются рендомизированно методом случайной выборки.
При проведении сортоиспытательных работ на ЛСП необходимо представительство потомств не менее 50 маточных деревьев с равным числом растений для каждого клона или семьи на площади не менее 10 га. Для сухой степи и полупустыни из-за ограниченной возможности отбора маточных деревьев минимальное представительство ограничивается 20–25 деревьями, а при использовании уникальных особей (например, пирамидальная и мачтовая формы робинии, пирамидальные дуб черешчатый и карагана, бесколючковая форма гледичии) до 3–5 [5].
В качестве контроля на сортоиспытательных участках используют растения, выращенные из семян, собранных в нормальном насаждении того же возраста. В случае отсутствия такого насаждения допускается сбор семян в насаждениях младшего возраста, но не менее чем на один класс возраста. При сортоиспытании на ЛСП семена собирают в урожайные годы, когда наиболее полно происходит перекрёстное опыление.
При отборе сортообразцов в коллекционных фондах учитывалась индивидуальная изменчивость вида по отселектированному признаку. Отбираемый сортообразец превосходит типичные формы по этому показателю в пределах наименьшей средней разницы.
Результаты исследования и их обсуждение
Наибольшее количество сортообразцов, отвечающих требованиям селекционного отбора по устойчивости к комплексу неблагоприятных факторов было обнаружено у потомства материнских растений, отобранных в защитных лесных насаждениях юго-востока России. В селекционно-семеноводческом комплексе Волгоградского лесхоза, где наиболее полно представлено потомство отобранных маточных деревьев, были выделены сортообразцы ильмовых, робинии и караганы (табл. 2).
Таблица 2
Сорта древесных видов для защитного лесоразведения селекции ВНИАЛМИ
|
Название сортообразца (пункт сортоиспытания) |
№ автор-ского свиде-тельства/ № в гос-реестре |
Авторство |
Таксационные показатели в возрасте 20 лет (образец / контроль) |
Хозяйственно ценные особенности |
|
|
высота, м |
диаметр, см |
||||
|
Вяз граболистный «Памяти Гельмута Маттиса» (Волгоград) |
41663/ 9553261 |
С.Н. Крючков, И.Ю. Подковыров |
8,0 / 6,5 |
13,0/ 10,5 |
Крона ажурная, плотная; устойчив к морозам, засухе, засолению почв, графиозу |
|
Робиния «Комета» ф. пирамидальная (Волгоград) |
44894/ 9358665 |
С.Н. Крючков, О.И. Жукова |
10,5/ 9,0 |
12,0/ 10,5 |
Крона ажурная, пирамидальная; устойчива к засухе, вредителям и болезням. Декоративна |
|
Карагана древовидная «Несравненная ВНИАЛМИ» ф. пирамидальная (Волгоград) |
42281/ 9553689 |
С.Н. Крючков, Г.П. Архангельская |
5,5/ 4,0 |
6,0/ 4,0 |
Крона пирамидальная, устойчива к морозам, засухе, болезням и вредителям. Декоративна |
|
Тополь белый х Боллеана «Болле Камышинский» (Камышин) |
А.В. Альбенский, И.В. Калинина |
11,0 |
18 |
Малопылящий. Относительно устойчив к засухе и вредителям. Декоративный. |
|
|
Тополь пирамидальный х осокорь «Пирамидально-осокоревый Камышинский» (Камышин) |
А.В. Альбенский, И.В. Калинина |
16,5 |
20,0 |
Хороший рост; узкая крона; высокая устойчивость к засухе, вредителям и болезням |
|
Среди видов большое разнообразие форм с хозяйственно ценными признаками отмечено у береста, который является аборигенным видом в Нижнем Поволжье. В естественных условиях широко распространена спонтанная гибридизация этого вида с интродуцентом вязом приземистым [6]. Гибриды между этими видами отличаются по морфологическим характеристикам, в ходе селекционной работы среди них было выделено несколько сортообразцов.
На основании изучения эколого-биологических особенностей сортообразцов ильмовых было получено авторское свидетельство на сорт гибридного вяза «Памяти Гельмута Маттиса». Сортообразующими признаками гибридного вяза являются высокая засухоустойчивость, ажурность кроны и быстрота роста.
Широкое распространение в защитном лесоразведении южного региона получила робиния лжеакация, характеризующаяся высокими мелиоративными качествами, засухоустойчивостью, быстрым ростом, почвоулучшающими свойствами, медопродуктивностью, лёгкостью размножения, ценной древесиной и др. Недостатком этого вида является низкая морозоустойчивость, из-за которой наблюдается массовая гибель робиниевых насаждений в суровые зимы. В процессе исследований выделены формы робинии с разной продолжительностью роста. Установлено, что необмерзающие зимостойкие биотипы отличаются коротким периодом роста. Для сортоиспытания на морозоустойчивость выделен сортообразец «Волжанка», включающий 16 необмерзающих потомств, которые были размножены и перенесены в коллекционный участок Волгоградского ССК.
Прошёл сортоиспытание на коллекционном участке Волгоградского ССК и включен в Госреестр по Российской Федерации сорт караганы древовидной «Несравненная ВНИАЛМИ». Дерево быстрорастущее, средней величины с узкопирамидальной ажурной кроной. Цветение слабое, плодоношение единичное. Сорт характеризуется комплексной устойчивостью к неблагоприятным факторам среды. Рекомендуется для посадки в лесных культурах и в качестве декоративного сорта для озеленения (аллейные и групповые посадки, солитеры).
Робиния имеет ценные морфологические формы, в том числе мачтовую и пирамидальную, которую исполнители интродуцировали из Нижнеднепровской опытной станции УкрНИИЛХа в сухостепную зону Поволжья. По результатам сортоиспытания робинии пирамидальной формы по следующим признакам присвоен статус сорта «Комета»: быстрота роста, компактность кроны, высокая засухо- и жаростойкость. Недостаток сорта – относительно низкая морозоустойчивость.
Проходит сортоиспытание робинии мачтовой формы «Чирская», маточные деревья которой отобраны в Нижнеднепровской селекционной станции и Термосиновском лесничестве (Волгоградская обл.). Сортообразец характеризуется прямизной ствола, хорошей очищаемостью от сучьев, интенсивностью роста в высоту (до 80–120 см в год) и средней зимостойкостью.
Заключение
В настоящее время:
– определены основные методические подходы к сортоводству и сортоиспытанию перспективного селекционного материала для защитного лесоразведения;
– получены авторские свидетельства на ряд сортов древесных видов для защитного лесоразведения селекции ВНИАЛМИ.
Работы по испытанию сортообразцов ильмовых, робинии, тополей и дубов целесообразно продолжить и расширить.