Сучасний стан і перспективи розвитку постійної лісонасінної бази дуба звичайного на Сумщині

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКИЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОШАНИ” НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ ЛІСОВОГО ГОСПОДАРСТВА ТА АГРОЛІСОМЕЛІОРАЦІЇ

ім. Г.М. ВИСОЦЬКОГО

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

СУЧАСНИЙ СТАН І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ ПОСТІЙНОЇ ЛІСОНАСІННОЇ БАЗИ ДУБА ЗВИЧАЙНОГО НА СУМЩИНІ

ЧИГРИНЕЦЬ ВІКТОР ПЕТРОВИЧ

УДК 630*165.6:232.1

06.03.01 - лісові культури та фітомеліорація

Харків - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському ордена “Знак Пошани” науково-дослідному інституті лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького Державного комітету лісового господарства України та Національної академії наук України

Науковий керівник:

доктор сільськогосподарських наук, професор

Ткач Віктор Петрович, Український ордена "Знак Пошани" науково-дослідний інститут лісового господарства та агролісомеліорації

ім. Г.М. Висоцького, директор.

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор

Ковалевський Сергій Борисович, Національний аграрний університет, професор кафедри дендрології та лісової селекції,

кандидат сільськогосподарських наук, доцент

Грицайчук Валентина Валентинівна, Харківський Національний педагогічний університет ім. Г.С.Сковороди, доцент кафедри ботаніки,

Провідна установа:

Національний лісотехнічний університет України, Міністерство освіти і науки України, кафедра лісових культур і лісової селекції (м. Львів)

Захист відбудеться 26.04.2006 року о __10_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.828.01 в Українському ордена “Знак Пошани” науково-дослідному інституті лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г.М.Висоцького за адресою: 61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 86.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського ордена “Знак Пошани” науково-дослідного інституту лісового господарства та агролісомеліорації ім. Г. М. Висоцького за адресою: 61024, м. Харків, вул. Пушкінська, 86.

Вчений секретар сспеціалізованої вченої ради Лось С.А.

ВСТУП

Актуальність теми. Необхідною умовою створення високопродуктивних, високоякісних і стійких лісових насаджень є використання садивного матеріалу підвищених генетичних властивостей. Досвід розробки та втілення елітного насінництва в лісогосподарське виробництво підтвердив, що технічний прогрес лісівництва на базі селекційно-генетичних методів реальний і перспективний. Об'єкти постійної лісонасінної бази не тільки повинні задовольняти потреби лісового господарства у генетично покращеному насінні, а й бути основою для розгортанні селекційних робіт та збереження генетичного різноманіття лісів. Для забезпечення лісогосподарського виробництва жолудями з підвищеними генетичними властивостями на території Сумщини у попередні роки було відібрано генетичні резервати (ГР), плюсові насадження (ПН), плюсові дерева (ПД) та постійні лісонасінні ділянки (ПЛНД), створено архівно-маточну (АМП) та клонову насінну плантації (КНП) дуба звичайного (Quercus robur L.). У зв'язку з тим, що від часу відбору і створення об'єктів минув значний період часу, аналіз їх сучасного стану і узагальнення досвіду використання надасть можливість визначити напрямки подальшого підвищення їх ефективності.

Мета і завдання дослідження. Мета досліджень полягає у вивченні сучасного стану та ефективності використання об'єктів постійної лісонасінної бази дуба звичайного на Сумщині, а також розробці рекомендацій щодо її подальшого розвитку.

Для досягнення цієї мети предбачалося виконання таких завдань:

- проаналізувати типологічну структуру дубових лісів Сумщини та визначити потреби у жолудях для лісовідновлення;

- оцінити сучасний стан генетичних резерватів, плюсових насаджень, постійних лісонасінних ділянок, плюсових дерев в природних дубових лісостанах Сумської області, відібрати нові селекційні об'єкти;

- вивчити особливості успадкування ростових і морфологічних ознак плюсових дерев дуба їх напівсібсовими потомствами;

- виявити особливості фенології й репродукції клонів плюсових дерев на КНП дуба звичайного;

- визначити наявність порушень у формуванні чоловічого гаметофіту плюсових дерев і клонів;

- розробити рекомендації щодо використання та розвитку постійної лісо насінної бази дуба звичайного.

Об'єкт дослідження - сучасний стан і перспективи розвитку об'єктів постійної лісонасінної бази дуба звичайного.

Предмет дослідження - об'єкти постійної лісонасінної бази дуба звичайного.

Методи досліджень - таксаційні - при обстеженні генетичних резерватів, плюсових насаджень та ПЛНД; біометричні - при визначенні особливостей росту плюсових дерев та їх потомств; морфометричні - при дослідженнях будови листків; фенологічні - при дослідженнях репродуктивних процесів на клонових насінних плантаціях; цитологічні - при визначенні наявності порушень у процесі формування чоловічого гаметофіту; математико-статистичні - при обробці та аналізі отриманих експериментальних даних.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у процесі проходження аспірантської підготовки (2003-2005 рр.) в лабораторії селекції УкрНДІЛГА в рамках тем № 12 ”Вдосконалити методи та способи збереження і відтворення генетичного потенціалу лісових порід на основі селекції, генетики, цитології та мікроклонування” (№ держреєстрації 0100U001025) і № 5 ”Вдосконалити систему збереження і невиснажливого використання генетичного різноманіття лісових порід” (№ держреєстрації 0104U005469).

Наукова новизна одержаних результатів. Для умов Сумщини вперше здійснено комплексну селекційно-таксаційну і санітарну оцінку сучасного стану об'єктів постійної лісонасінної бази. Запропоновано нову методику комплексної оцінки ПЛНД. Виявлено закономірності успадкування показників росту, морфології листя та репродукції напівсібсовими потомствами кращих дерев дуба звичайного, відібраних у ДП „Тростянецьке лісове господарство”. За результатами цитологічних досліджень оцінено репродуктивну здатність плюсових дерев дуба звичайного .

Практичне значення одержаних результатів. На основі аналізу результатів комплексної інвентаризацію об'єктів ПЛНБ дуба звичайного на Сумщині, розроблено рекомендації щодо шляхів її подальшого розвитк, які впроваджуються у лісогосподарське виробництво. З метою розширення постійної лісонасінної бази області відібрано чотири нові плюсові насадження, два генетичні резервати, п'ять постійних лісонасінних ділянок і 36 кандидатів у плюсові дерева. За результатами випробувань плюсових дерев за потомством, 4 клони рекомендовано для створення КНП другого порядку.

Особистий внесок здобувача. Особисто автором розроблені програма й методика досліджень; проведені дослідження та проаналізовані їх результати; відібрані нові об'єкти ПЛНБ; підготовлені статті до друку, написано дисертацію.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційної роботи доповідалися на науково-практичній конференції “Лісова наука - лісове господарство: стан та перспективи” (Харків, 2003) та науково-практичній конференції “Ліс, наука, суспільство. До 75-річчя УкрНДІЛГА” (Харків, 2005).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 5 наукових робіт, 4 з яких - статті у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, семи розділів, висновків і рекомендацій виробництву, списку використаних джерел, до яких входять 190 найменувань, у тому числі 20 - латиницею. Текст дисертації викладено на 230 сторінках (основну частину - на 150 сторінках), який включає 41 таблицю, 37 рисунків, 8 додатків.

Репродукція, селекція, збереження генетичних ресурсів та насінництво дуба (Стан питання)

Програма з організації елітного насінництва в Україні, яка включала відбір плюсових дерев головних лiсотвірних порід, плюсових насаджень і створення на їх основі лісонасінної бази, була розроблена ще у 60-ті роки ХХ сторіччя і виконується понині (Каплуновский, 1970; Пятницкий, 1970; Белоус, 1970, 1973; Давыдова, 1983; Патлай та ін., 1994). На основі аналізу результатів розроблено рекомендації щодо створення та експлуатації об'єктів постійної лісонасінної бази (Давыдова, 1970; П'ятницький та ін., 1971; Рекомендации по улучшению..., 1977). Систематичні дослідження на плантаціях, створених за різними схемами і різними методами, дали змогу зробити певні узагальнення, визначити їх переваги й недоліки (Белоус, 1980; Молотков та ін., 1982; Лось, Свердлова, 1998; М'ясоїд, 1999; Волошинова, 1999). Проаналізовано роботи щодо відбору, збереження та використання генетичних резерватів, плюсових насаджень, плюсових дерев (Кобранов, 1925; Каппер, 1953; Ромедер, Шенбах, 1962; Вересин, 1963; Основные положения ..., 1965, 1991; Положение о выделении..., 1982; Молотков та інш., 1982; Настанови ..., 1993) та ПЛНД (Правдин, 1963; Настанови ..., 1993; De Vries et al, 2002). Нині багать із цих об'єктів досягли значного віку, не всі з них мають у задовільний стан (Волосянчук, Лось та інш. 2003). Вирішення питань збереження дубових лісів у першу чергу має бути спрямоване на збереження та відтворення генетичного різноманіття лісових деревних порід.

Критеріями відбору плюсових дерев є фенотипові ознаки, які обумовлені як спадковістю, так і лісорослинними умовами. Для визначення ступеня впливу зазначених чинників на фенотип необхідне вивчення насіннєвих потомств плюсових дерев у випробних культурах (Ромедер, Шенбах, 1962; Роне, 1972; Молотков та ін., 1982). Щодо оптимального віку оцінки росту потомств єдиної думки не існує. Так, за даними Ю.П. Єфімова (1990), стабілізація рангового положення за ростом потомств у висоту настає у 7 років, В.Б. Лук'янця (1979) - до 10 років, В.І.Долголікова (1974) - наприкінці другого десятиріччя. Н.І. Давидова (1970) вважає можливим оцінювати перспективність генотипів за результатами росту їх 3-4-річних потомств.

Основним критерієм, що визначає ефективність ЛНП, є урожайність насіння (Ефимов, 2001). Особливості репродукції дуба звичайного викладені у працях С.С. П'ятницького (1947, 1951), О.І. Устинової (1952), О.Г. Мініної (1954), М.В. Ромашова (1955). Кількісні та якісні показники врожаю жолудів залежать від умов середовища. Виявлено вплив погодних умов на рясність цвітіння та урожай жолудів (Каппер, 1916; Пятницкий, 1933, 1951; Минина, 1954; Sharp, Chisman, 1961; Горохова, 1999). З іншого боку, на значну індивідуальну мінливість ступеня плодоношення окремих екземплярів дуба вказували Н.П. Кобранов (1925), J.W.Wright (1953), F.Ledig (1971), О.С. Мажула, О.І.Свердлова (1992), С. А.Лось, Т.П.Попова (1999). Значну шкоду врожаю дуба спричиняє жолудевий довгоносик (Юркевич, Червяков, 1939; Черствин, 1967; Kanazava, 1975; Шелак,1999). Ця проблема, яку С.С. П'ятницький (1951) вважав найбільшою проблемою збереження врожаю жолудів, не вирішена й дотепер (Білоус, 2004).

У розробці теоретичних засад лісового насінництва все більше уваги привертає метод цитогенетичного контролю. Порушення нормального ходу мікроспорогенезу призводять до структурних порушень у мейозі і часто - до часткової або повної чоловічої стерильності організму (Шкутина,1975; Пожидаева та ін., 1980; Буторина, 1989). Вивчення мікроспорогенезу різних за ступенем плодоношення клонів дуба на клонових насінних плантаціях Харківської області показало наявність зворотного зв'язку між часткою порушень у мейозі при мікроспорогенезі і плодоношенням дерев(Свердлова, 2002).

Одним із шляхів підвищення продуктивності лісонасінних плантацій є застосування методів стимулювання плодоношення. Позитивний вплив на формування жіночих квітів і чоловічих суцвіть, а також на iнтенсивність плодоношення дуба звичайного встановлено при обробці дерев хлорхолінхлоридом (Красноштан, 2000) і внесенні комплексних мінеральних добрив (Угаров, Лось, 2000).

У 20-ті роки минулого сторіччя було виділено морфологічні форми дуба звичайного з певною комбінацією ознак в різних регіонах (Погребняк, 1926; Мачинський, 1927, Андрєєв, 1927 - 1928; Кривошия, 1969). Методичні підходи до вивчення морфологічних особливостей дуба звичайного висвітлено у роботах Н.І.Давидової, Г.І. Кожокіної (1974), С.А. Лось, В.В. Борисової (2002).

Аналіз літературних джерел підтвердив необхідність підвищення стійкості дубових лісів, у тому числі й селекційними методами, шляхом покращення стану лісонасінної справи, приведення його у відповідність до сучасних уявлень лісової селекції і районування.

МЕТОДИКА ТА ОБ'ЄКТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

дуб лісовідновлення жолудь

Інвентаризацію генетичних резерватів, плюсових насаджень і ПЛНД проведено шляхом закладання тимчасових пробних площ (Анучин, 1977) з додатковим визначенням селекційних категорій дерев (Молотков, 1982), їх стану, наявності в них вад і пошкоджень. Відбір нових ділянок генетичних резерватів, плюсових насаджень, ПЛНД та плюсових дерев здійснено на основі їх натурного обстеження, при цьому використовувались матеріали лісовпорядкування. Для визначення відповідності плюсових насаджень і генетичних резерватів статусу використано шкалу комплексної оцінки, побудовану на основі визначення суми балів показників, які характеризують повноту насадження в цілому, частку дуба у його складі, відносну кількість дерев і стан дуба (Волосянчук, Лось, 2003).

Успадкування особливостей росту й морфологічних ознак листків досліджено шляхом вивчення насіннєвих потомств плюсових дерев у випробних культурах. Для дослідження успадкування ростових ознак проведено обміри висот, діаметрів і здійснено селекційну оцінку потомств (Молотков, Патлай, Давыдова, 1982; 1989; Основные положения ..., 1982). Морфологічні особливості листя потомств плюсових дерев вивчали за методиками, запропонованими Н.І.Давидовою, А.І.Кожокіною (1974), С.А.Лось, В.В.Борисовою (2002).

Iнтенсивнiсть цвітіння і плодоношення клонiв на КНП і дерев у насадженнях було визначено вiзуально за шестибальною шкалою. Для перевірки чоловічої генеративної сфери плюсових дерев було використано цитогенетичний метод А.К.Буторіної (1989).

Обробку отриманих даних здійснено за допомогою загальноприйнятих методів таксації (Анучин, 1977, Нормативно-справочные материалы..., 1987) та варіаційної статистики (Доспехов, 1985) з використанням пакету програм Microsoft Excel.

Для визначення сучасного стану об'єктів постійної лісонасінної бази дуба звичайного на Сумщині було обстежено всі наявні в області плюсові насадження, генетичні резервати та ПЛНД. В них закладено 115 тимчасових пробних площ.

Відбір нових об'єктів було здійснено у лісових насадженнях природного та штучного походження ДП „Глухівське ЛГ”, „Краснопільське ЛГ”, „Кролевецьке ЛГ”, „Охтирське ЛГ” та „Сумське ЛГ. Закладено 13 пробних площ.

Дослідження особливостей успадкування ознак насіннєвими потомствами плюсових і кращих дерев проведено на ділянках випробних культур, створених у Харківській області - у Данилівському ДДЛГ (1958 р.) та „Гутянське ЛГ” (1996 р.).

Особливості репродукції плюсових дерев вивчали на клонах сумського походження, представлених на АМП та КНП у Сумській і Харківській областях.

Типологічна структура та відновлення дубових лісів сумщини. Наведено дані щодо кліматичних і грунтових умов регіону досліджень; проаналізовано особливості розповсюдження дубових лісів по території області; описано їх особливості за природними зонами, типами лісорослинних умов. Дуб звичайний є однією з найбільш поширених лісових порід у Сумській області. Насадження, де переважає цей вид, займають 37,8 % від усієї вкритої лісом площі.

Лісорослинні умови Сумщини на значній частині площі сприятливі для росту дуба. Ділянки з типом D2 - кл-лД (свіжа кленово-липова діброва) становлять від загальної площі дубових лісів області 35,7%, а серед площ, де переважає дуб звичайний - 73,2%.

Дубові ліси нерівномірно поширені по території області. Найменше їх у державних підприємствах, розташованих у поліській частині області (ДП „Свеське ЛГ”, „С.-Будське ЛГ”, „Кролевецьке ЛГ”, „Шосткінське ЛГ”). Найбільші площі дубових лісів зосереджені у ДП „Краснопільське ЛГ”, „Охтирське ЛГ”, „Сумське ЛГ” й „Тростянецьке ЛГ”.

Останнім часом в області щорічно створюються лісові культури дуба в середньому на площі 360 га. Це обумовлює необхідність заготівлі жолудів до 40 т у рік (з урахуванням проведення доповнень у раніше створених культурах). Але таку кількість жолудів було отримано лише у 1992, 1994, 1996, 2001 рр., тобто 4 роки із 11 були врожайними. Резервом для збільшення заготівлі жолудів мають бути об'єкти постійної лісонасінної бази.

Генетичні резервати та плюсові насадження дуба звичайного сумщини. Відбір плюсових насаджень в Україні було здійснено у 70-ті роки минулого сторіччя. На території Сумської області тоді було відібрано два плюсові насадження дуба загальною площею 6,2 га. Пізніше, у 1983 році, коли здійснювали відбір генетичних резерватів в усіх регіонах України, в Сумській області було відібрано генетичні резервати у ДП „Глухівське ЛГ”, „Лебединське ЛГ” і „Тростянецьке ЛГ” на площі 224,3 га, що становить 0,2% від загальної площі дубових лісів області (табл.1).

У 2001 - 2005 рр. було здійснено інвентаризацію генетичних резерватів і плюсових насаджень дуба Сумщини. Переважна більшість зазначених об'єктів сконцентрована у південній частині області, в лісорослинних умовах D2 (рис.1). Після проведення чергових лісовпорядкувальних робіт площа деяких виділів дещо змінилася, що обумовило незначні зміни загальної площі об'єктів (табл. 1).Таблиця 1

Лісові генетичні резервати та плюсові насадження дуба звичайного Сумської області

Рис. 1 Розташування існуючих і відібраних генетичних резерватів та плюсових насаджень дуба звичайного на території Сумської області.

Порівняння отриманих нами даних із результатами попередніх досліджень, проведених при відборі генетичних резерватів і плюсових насаджень, показало, що навіть при доброму та задовільному санітарному стані дерев у насадженнях генетичних резерватів спостерігаються негативні зміни в їх структурі, обумовлених як збільшенням віку дерев, так і впливом негативних чинників довкілля та антропогенним втручанням. Зменшення повноти насаджень і частки дуба у складі може призвести у подальшому до повної втрати функції збереження генофонду, яку несуть дані об'єкти. Нині ці об'єкти мають вік від 80 до 140 років, частка плюсових і кращих нормальних дерев в них варіює в діапазоні 12 - 54%. Вони характеризуються переважно задовільним станом та відсутністю природного поновлення.

За результатами комплексної оцінки обстежені генетичні резервати було розподілено на три групи - доброго стану, задовільного стану при можливій загрозі втрати функцій і незадовільного стану зі значною загрозою втрати функцій. Обидва плюсові насадження мають добрий стан і відповідають вимогам до плюсових насаджень за селекційною структурою.

З метою збереження цінного генофонду та розширення насінної бази дуба у регіоні було запропоновано надати статус генетичних резерватів двом насадженням у ДП „Кролевецьке ЛГ” та „Шосткінське ЛГ” (рис.1, табл.2).

У зв'язку з відсутністю в області плюсових насаджень дуба звичайного, відібраних в умовах С3, а також добрим станом, якісною структурою та відносно високою репродуктивною здатністю, чотири ПЛНД дуба звичайного у ДП „Сумське ЛГ”, „Кролевецьке ЛГ” та „Глухівське ЛГ” запропоновано перевести у плюсові насадження (див. табл.2).

Плюсові дерева дуба звичайного Сумщини та їх вивчення за потомством

У Сумській області відбір кращих дерев дуба звичайного було розпочато ще В.В.Гурським у 1957 році. У високопродуктивних природних і штучних лісостанах Нескучанського, Краснянського та Маківського лісництв ДП „Тростянецьке ЛГ” було відібрано 20 кращих екземплярів дуба звичайного насіннєвого походження. Їх жолуді було використано Н.І. Давидовою у 1958 році для створення випробних культур у Південному лісництві Данилівського ДДЛГ Харківської області. Нині, з 31 плюсового дерев дуба звичайного в ДП „Охтирське ЛГ”, „Сумське ЛГ” та „Тростянецьке ЛГ”, що включені до Державного реєстру плюсових дерев, чотири списано. Серед решти, за результатами обстеження, половина має добрий стан, а інша половина - задовільний. У 2005 році було здійснено відбір плюсових дерев у ДП „Краснопільське ЛГ” та „Сумське ЛГ”. Висота відібраних дерев перевищує середню по насадженню на 28 - 40%, а діаметр - на 4 - 65%. Якість стовбурів відібраних дерев є доброю.

Таблиця 2