Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

РЕЗУЛЬТАТЫ АДАПТАЦИИ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫХ ХВОЙНЫХ ИНТРОДУЦЕНТОВ В АРИДНЫХ УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Зеленяк А.К. 1 Иозус А.П. 2 Морозова Е.В. 2
1 Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации
2 Камышинский технологический институт (филиал) ГОУ «Волгоградский государственный технический университет»
Приведены результаты исследований по адаптации лиственницы сибирской, ели колючей (форма голубая), лжетсуги тиссолистной, можжевельника виргинского в сухостепной зоне юга России. Показана перспективность этих пород при обогащении дендрофлоры деградированных ландшафтов. Объектами исследования являлись деревья коллекции дендронасаждений Нижневолжской станции по селекции древесных пород Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации и насаждения лиственницы, произрастающие на территории Нижнего Поволжья. Были исследованы особенности цветения, плодоношения, роста и развития, устойчивости к засухе и болезням рассматриваемых хвойных интродуцентов. Отмечается перспективность можжевельника виргинского в аридных условиях сухой степи Нижнего Поволжья по росту, развитию, адаптивности к тяжелейшим почвенно-климатическим условиям, устойчивости к вредителям и болезням. Кроме того, ель колючая (форма голубая) и можжевельник виргинский являются наиболее перспективными для использования в озеленении и городском ландшафтном дизайне.
интродуцент
лиственница сибирская
ель колючая
лжетсуга тиссолистная
можжевельник виргинский
адаптация
аридный регион
1. Балашов П.К. Перспективные древесные породы для озеленения и защитного лесоразведения. Материалы выездной сессии ученого совета ВНИАЛМИ. – Волгоград: изд. ВНИАЛМИ, 1969. – С. 42–48.
2. Зеленяк А.К., Иозус А.П., Морозова Е.В. Опыт отбора лиственницы сибирской на засухоустойчивость // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6; URL: www.science-education.ru/120-15501.
3. Морозова Е.В., Иозус А.П., Зеленяк А.К. Основные результаты и перспективы селекции и гибридизации хвойных древесных пород для защитного лесоразведения в сухой степи нижнего поволжья // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 11. – С. 618–621; URL: www.rae.ru/upfs/?section=content&op=show_article&article_id=6193.
4. Сапронова Д.В., Иозус А.П., Зеленяк А.К. Перспективность интродукции лжетсуги для лесомелиоративных насаждений нижнего Поволжья // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6; URL: www.science-education.ru/113-11372.
5. Семенютина А.В. Лесомелиорация и обогащение дендрофлоры аридных регионов России: диссертация ... доктора сельскохозяйственных наук: 06.03.04. – Волгоград, 2005. – 440 с.

Качественное расширение разнообразия древесных видов базируется на более полном и рациональном использовании экологического и биологического потенциала жизненных форм, видов, экотипов, на экологически разумных вложениях антропогенной энергии в технологии создания адаптивных агролесомелиоративных насаждений [5].

Цель исследования – выделить наиболее перспективные интродуценты хвойных пород по росту, состоянию, устойчивости для широкого внедрения в защитные и озеленительные насаждения сухой степи Нижнего Поволжья для значительного повышения биоразнообразия данного аридного региона.

Материалы и методы исследования

В коллекции дендросада Нижневолжской станции по селекции древесных пород Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации произрастают более 350 видов древесно-кустарниковых пород. Наибольший эволюционно-экологический и хозяйственный интерес представляют интродуценты семейства сосновые: лиственница сибирская (Larix sibirica Ledb), ель колючая (Picea punqens Enqelm), лжетсуга тиссолистная (Pseudotsuqa menziesii (Mirb) Franko), можжевельник виргинский (Juniperus virginiana Lamb) [1, 3].

Результаты исследования и их обсуждение

Лиственница сибирская в лесном фонде России занимает самую большую площадь, однако ее представительство в европейской части России, в том числе в защитных лесных насаждениях и озеленении Поволжья, совсем незначительное. Это ценная долговечная и устойчивая порода. Наиболее эффективный путь ее внедрения на черноземовидных почвах степного Поволжья – организация местных семенных баз, обеспечивающих потребность производства в качественных семенах и посадочном материале [2, 3].

С учетом перспективности лиственницы и целесообразности ее широкого внедрения в производство начиная с 1971 года проведено исследование роста и состояние сохранившихся насаждений Поволжья, отобраны лучшие маточные деревья для закладки семенных плантаций, произведена оценка отобранного генофонда по фенотипическим признакам, цветению и плодоношению, росту семенного потомства, его засухо- и солеустойчивости. Разработаны эффективные методы семенного и вегетативного размножения лиственницы, в том числе технология создания семенных плантаций для производства семян. В 1984 году в Новоаннинском лесхозе Волгоградской области на площади 12 га заложена клоновая лесосеменная плантация лиственницы сибирской [2].

Поскольку плантация лиственницы закладывалась ценными привитыми саженцами, сразу высаживалось необходимое их количество без перспективы их дальнейшего изреживания. В 12-летнем возрасте отмечалось единичное плодоношение, с 15 лет начали цвести и плодоносить с разной степенью обильности все представленные в лесосеменной плантации клоны.

Закладка генеративных органов у лиственницы происходит в летний период, предшествующий плодоношению. Летние засухи с высокими положительными температурами (30–37 °С) значительно снижают количество закладываемых генеративных органов. Поздние весенние заморозки (25 апреля–10 мая) повреждают во время цветения женские колоски, что в отдельные годы приводит к полной их гибели и отсутствию шишек.

Установлено, что цветение и плодоношение лиственницы в степных условиях Поволжья отличаются периодичностью: через 3–4 года удовлетворительного плодоношения возможен год полного его отсутствия. Размеры шишек в большей части зависят от погодных условий периода их формирования, но у отдельных клонов крупные или мелкие шишки образуются из года в год. Хорошему плодоношению, как правило, сопутствует повышение размера шишек. При слабом и единичном плодоношении шишки мелкие. Существует прямая зависимость между обилием плодоношения, размерами шишек и качеством семян.

В лесоводстве считается, что всхожесть семян у лиственницы сибирской, сравнительно с другими хвойными очень низкая. С уменьшением обилия плодоношения уменьшается всхожесть семян. Так, при урожае ниже 5 кг на 1 га площади плантации, всхожесть семян снижается до 10–20 %, при урожае в 10–25 кг на 1 га всхожесть семян повышается до 50–70 %. В крайне тяжелых условиях роста всхожесть семян в одном и том же массиве выше у деревьев, имеющих более мощную крону и площадь питания (в возрасте 50 лет не менее 90 мз). С увеличением возраста клонов с 15 до 21 года увеличивается урожайность и качество семян клонов. Очевидно, к 20-летнему возрасту лиственницы на лесосеменных плантациях наиболее важно повышать плодоношение и качество семян. Одиночно растущие деревья лиственницы, где происходит самоопыление, всхожих семян не дают: лиственница сибирская является породой автостерильной, и для опыления необходимо только перекрестное ксеногамное опыление.

Дальнейшие исследования повышения эффективности плодоношения лиственницы сибирской должны проводиться в направлении снижения влияния поздних весенних заморозков на цветение, стимуляции плодоношения путем обработки крон стимуляторами, внесения минеральных удобрений, формирования кроны, дополнительных поливов.

Ель колючая – род вечнозеленых, однодомных, перекрестноопыляющихся деревьев. Существует много форм, по окраске хвои и архитектонике кроны представляющих интерес в озеленении. В дендрарии Нижневолжской станции ель выращена из семян, полученных из Канады в 1936 г. Отмечалось, что одиночное плодоношение отдельных деревьев было в возрасте 10–11 лет. Семена первых двух–трех урожаев были пустыми. В 1954 г. собрано 1096 шишек общей массой 11,6 кг, при переработке которых получено 300 г чистых семян с весом 1000 шт. – 3 г и лабораторной всхожестью 57 %. К 70-летнему возрасту высота ели составила 16,2 м, ср. диаметр – 36,5 см.

В условиях Волгоградской области на каштановых почвах ель колючая растет лучше ели обыкновенной. В отличие от последней, при достаточной площади питании засухоустойчива, морозостойка, в засушливые годы не суховершинит. Все эти свойства и особенно ее декоративность делают ее наиболее перспективной в рекреационно-озеленительных насаждениях.

Ель колючая в условиях сухостепной зоны на бедных каштановых почвах плодоносит, образуя шишки почти ежегодно. Многолетние наблюдения показывают, что в среднем у 20–30-летних растений полностью отсутствует плодоношение 1 раз в 5 лет. Как правило, образуются качественные семена с лабораторной всхожестью 60–80 %. К примеру, в условиях Самары, Саратова ель колючая повсеместно образует пустые семена.

Сеянцы ели колючей при выращивании в открытом грунте степных условий Поволжья достигают стандартных размеров в 2–3 года. По нашим исследованиям, выращивание сеянцев в теплицах с полиэтиленовым покрытием имеет ряд существенных преимуществ: создается микроклимат в теплице, где среднесуточная температура воздуха в весенний период (20 апреля – 30 мая) на 5–6 °С выше, чем на открытом участке, среднесуточная температура почвы также на 6–8 °С больше открытого участка, относительная влажность воздуха также на 25 % выше открытого участка и на протяжении всех часов суток почти стабильно держится на уровне 85–95 %. В середине июня пленочное покрытие снимается.

Вследствие улучшения микроклимата в теплице в 1,4 раза возрастает грунтовая всхожесть семян ели, в 1,8 раза – рост сеянцев по высоте, в 1,9 раза – по диаметру корневой шейки, в 1,6 раза увеличивается абсолютно сухая масса сеянцев.

После высадки на постоянное место двухлетних сеянцев ели в первые три года прирост составляет 4–5 см, а с четвертого и в последующие годы идет значительное увеличение прироста от 10 см в возрасте 4–10 лет до 30 см в возрасте 10–15 лет.

В первый год роста сеянцев нет резкой дифференциации по насыщенности голубизной. Проявление наследуемости голубизны отмечается на 2-й год роста. В отечественной литературе существует мнение, что семенное размножение ели колючей формы голубой не сохраняет свойства голубизны, лишь малая часть (3–5 %) потомства удерживает этот признак. Поэтому разработка малозатратной технологии ускоренного семенного выращивания посадочного материала с одновременной селекцией на сохранение в потомстве голубизны представляют собой определенный научный интерес, тем более, что в степных условиях юга России эти исследования не проводились.

Лжетсуга тиссолистная – род хвойных вечнозеленых деревьев семейства сосновых. Из семян, полученных из США в 1935 г., выращены 2-летние сеянцы и в 1938 г. высажены в дендрарий станции. К 30-летнему возрасту, средняя высота деревьев была 8,0 м, средний диаметр ствола – 12,3 см. По росту в высоту эта порода опережала липу, дуб, можжевельник виргинский, сосну Жоффрея, сосну Банкса, была равна по росту с лиственницей сибирской и несколько отставала от сосны обыкновенной и крымской, ели колючей [4].

К возрасту 69 лет при средней высоте 15,6 м и диаметре 28,5 см по росту превосходит сосну обыкновенную, ель колючую и лиственницу, нетребовательна к уходу и почвенным разностям. С 11-летнего возраста отмечалось единичное плодоношение, с 14 лет – ежегодное. Растение теневыносливое, но хорошо растет в культурах и на открытых местах одиночными деревьями, прекрасный декоративный вид, хорошо переносит стрижку, пригоден для живых изгородей.

Спелые шишки яйцевидно-продолговатые, смолистые, созревают в начале августа в год цветения и осенью рассыпаются, а не опадают, как у ели.

Семена лжетсуги обратнояйцевидные, тупоугловатые, с плотно сидящим крылом. Качество семян невысокое, за четыре года наблюдений их лабораторная всхожесть была 12–18 %. Успешно размножается семенами: при выращивании в открытом грунте средняя высота 1-летних сеянцев составила 4,8 см, средний диаметр – 1,2 мм, 2-летних соответственно 15,7 см и 3,9 мм. При дальнейшем выращивании в древесной школе декоративных саженцев ежегодный прирост составляет 32–47 см.

Можжевельник виргинский в дендрарии и коллекционных насаждениях Нижневолжской станции по селекции древесных пород высажен в 1939 году. Семена были получены непосредственно из Северной Америки. Всего было высажено около 90 деревьев. Отмечено полное отсутствие в культурах можжевельника сорной растительности, сильнейшего конкурента древесных в условиях сухой степи. Также на протяжении всей жизни насаждений практически не наблюдалось отпада деревьев в засуху и повреждений от морозов. Можжевельник также не повреждается грибными болезнями и вредителями, выгодно отличаясь этим от практически всех хвойных интродуцентов, произрастающих в тяжелых почвенно-климатических условиях сухой степи Нижнего Поволжья.

Плодоносить в условиях сухой степи начинает уже в 9–10 лет, массовое плодоношение наступает в 15 лет. Плодоносит ежегодно, но обильное плодоношение бывает раз в 2–3 года. Но при этом отмечены клоны, имеющие ежегодно обильное плодоношение – «деревья-коровы». Всхожесть семян варьируется от 40 % урожая засушливых лет до 70 % урожая благоприятных периодов.

Технология выращивания сеянцев включает как осенний, так и весенний посевы. Сеянцы можжевельника, по сравнению с другими хвойными и особенно интродуцентами, очень устойчивы, переносят засушливый летний период без массовых отпадов даже без притенения щитами. Двухлетние сеянцы, выращенные в открытом грунте питомника, имеют высоту 4–8 см, поэтому товарными можно считать сеянцы-трехлетки с высотой 10–15 см. При выращивании в полиэтиленовых теплицах двухлетки имеют высоту 10–12 см и уже пригодны для высадки на постоянное место.

В 14 лет деревья можжевельника виргинского имели среднюю высоту 3,3 м и максимальную 4,2 м, диаметр средний – 3,3 см, максимальный – 6,2 см, при этом среднегодичный прирост в высоту составил 25 см. В дальнейшем такие же приросты без заметного снижения деревья сохранили до возраста 50 лет, после чего приросты резко снизились. И в настоящее время в возрасте 75 лет деревья можжевельника виргинского имеют в высоту 6,5–7,5 метров.

В условиях сухой степи Нижнего Поволжья отмечено значительное фенотипическое, а значит, и генетическое разнообразие потомства старовозрастных маточных деревьев: по форме кроны (пирамидальная, раскидистая); по цвету хвои (золотистая, зеленая, сизая); длине хвои (коротко- и длиннохвойная). Это свидетельствует об активном течении адаптационных и селекционных процессов. Дерево реагирует на тяжелые почвенно-климатические условия увеличением генетического разнообразия потомства, из которого в дальнейшем естественный и искусственный селекционный отбор выделят наиболее перспективные клоны и семьи по приоритетным признакам.

Особую ценность для озеленения имеет и то, что можжевельник виргинский очень хорошо переносит формировку стрижкой. В условиях озеленительных насаждений при постоянном поливе в возрасте 40 лет имеет высоту 12–15 метров при высокой декоративности. Таким образом, несмотря на медленный рост в молодом возрасте, по устойчивости, долговечности и декоративности можжевельник заслуживает широкого внедрения в защитные и озеленительные насаждения.

Заключение

Комплексная оценка интродуцированных видов лиственницы, ели, лжетсуги, можжевельника виргинского показала, что вполне адаптированы для сложных лесорастительных условий степного Поволжья и могут быть широко внедрены в защитные и рекреационно-озеленительные насаждения.

Отмечается исключительная перспективность внедрения можжевельника виргинского в защитные и озеленительные насаждения в аридных условиях сухой степи Нижнего Поволжья по росту, развитию, адаптивности к тяжелейшим почвенно-климатическим условиям, устойчивости к вредителям и болезням. Кроме того, ель колючая (форма голубая) и можжевельник виргинский являются наиболее перспективными для использования в озеленении и городском ландшафтном дизайне.

Рецензенты:

Васильев Ю.И., д.с.-х.н., профессор, главный научный сотрудник Всероссийского НИИ агролесомелиорации Российской академии наук, г. Волгоград;

Рулев А.С., д.с.-х.н., заместитель директора по науке Всероссийского НИИ агролесомелиорации Российской академии наук, г. Волгоград.


Библиографическая ссылка

Зеленяк А.К., Иозус А.П., Морозова Е.В. РЕЗУЛЬТАТЫ АДАПТАЦИИ ХОЗЯЙСТВЕННО-ЦЕННЫХ ХВОЙНЫХ ИНТРОДУЦЕНТОВ В АРИДНЫХ УСЛОВИЯХ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 7-1. – С. 20-23;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38718 (дата обращения: 03.06.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074