Лесосеменное дело. Учебное пособие

Кентбаева Б.А.

ЛЕСОСЕМЕННОЕ ДЕЛО

Учебное пособие

Алматы, 2015

Введение

Лесосеменное дело является основой лесокультурных работ и охватывает широкий круг вопросов: лесосеменное районирование; отбор лучших древесных форм; выделение, формирование и создание маточно-семенных насаждений и уход за ними; фенологические наблюдения и прогноз ожидаемого урожая семян; технология заготовки лесосеменного сырья и его переработка; паспортизация, хранение и транспортировка семян; проверка посевных качеств; меры профилактики и борьбы с вредителями и болезнями шишек, плодов и семян.

Получение высококачественных генетически ценных семян - приоритетная задача лесной генетики, селекции и семеноводства. Ее реализация должна обеспечиваться на основе комплекса мероприятий: создания сети лесосеменных комплексов, направленных на сохранение и рациональное использование генетических ресурсов лесообразующих видов, организацию постоянной лесосеменной базы и генетического банка семян, проведения сортоиспытаний и производства улучшенных и сортовых семян.

Как уже говорилось выше, разведение и восстановление леса начинается с заготовки семян, но прежде нужно проверить их качество. За качеством семян следят так же в процессе переработки плодов и шишек, во время хранения

иих предпосевной подготовки. Поэтому владеть методами определения посевных качеств семян должны не только работники лесосеменных станций, но

иинженерно-технический аппарат лесничеств, питомников и лесхозов.

Удовлетворить потребность лесного хозяйства Казахстана в качественных семенах можно только при создании постоянной лесосеменной базы на селекционно-генетической основе.

Наибольшее развитие имеет семеноводство сосны обыкновенной, в меньшей степени - ели тянь-шаньской и незначительно развито семеноводство пихты, березы, лиственницы и саксаула - основного лесообразующего растения пустынных лесов.

В 1991-1992 г.г. в целях коренного повышения уровня лесосеменного дела, выявления, сохранения и размножения генетического фонда основных лесообразующих видов, обеспечения предприятий лесного хозяйства селекционным семенным и посадочным материалом, улучшения видового состава создаваемых насаждений созданы Республиканский и Алматинский лесные се- лекционно-семеноводческие центры.

Данное учебное пособие полностью охватывает курс лекционных и лабораторных работ, отраженных в типовой учебной программе и позволит студенту самостоятельно освоить данный курс, также включает контрольные и тестовые вопросы для закрепления, пройденного материала.

3

1. Развитие и классификация лесных семян

Семенное размножение деревьев и кустарников - это свойство, выработанное в их борьбе за сохранение и дальнейшее развитие вида. Семена некоторых древесных и кустарниковых видов употребляются в пищу (кедр, орех грецкий, лещина), т.к. ценятся вкусовыми качествами, высоким процентным содержанием жиров, белка и витаминов. Семена дуба, каштана и др. собирают на корм домашним животным. Семена некоторых видов используются в фармацевтической промышленности для получения лекарственных препаратов (шиповник, облепиха, боярышник и др.).

Семена деревьев и кустарников развиваются по-разному. Семена хвойных растений (ель, сосна, пихта и др.) развивающиеся в шишках и не имеющие внешней оболочки, называют голосеменными. В шишках образуются и семена растений, относящихся к семейству кипарисовых, которые в наших лесах представлены можжевельником обыкновенным и казацким. Деревья и кустарники, у которых семена развиваются внутри плодов, называются покры-

тосеменными.

Плод - это вместилище семян, образовавшееся после оплодотворения из завязи. Известны случаи образования плодов без оплодотворения - это явление называется апомиксом. В таких случаях семена часто бывают без зародыша.

Плоды подразделяются на истинные (настоящие), ложные, соплодия.

Плод считается настоящим, если его околоплодник (стенки плода) формируются из плодолистиков. В том случае, когда в образовании плода помимо плодолистиков принимают участие и другие части цветка (цветоложе, околоцветник и др.), то плод называется ложным. Плоды, развивающиеся из соцветий, называются соплодиями (инжир, шелковица и др.).

По характеру околоплодника плоды подразделяются на сухие и сочные. Среди сухих плодов различают плоды с невскрывающимся околоплодником (обычно многосемянные) и со вскрывающимся (чаще односемянные).

Ксухим вскрывающимся плодам относятся:

листовка возникает из одного плодолистика, растрескивается по одному (брюшному) шву (спирея, магнолия);

боб образуется из одного плодолистика, при подсыхании раскрывается по «спинному» и «брюшному» швам, характерен растениям семейства бобовых (акация желтая, робиния лжеакация, гледичия, аморфа и др.);

коробочка возникает из двух или нескольких плодолистиков и раскрывается двумя или несколькими створками, начиная сверху. Этот вид плода свойственен бересклету, сирени, тополям, иве, каштану конскому и др.

Ксухим невскрывающимся плодам относятся:

орех и орешек - односемянные плоды, характеризующиеся плотным деревянистым или кожистым околоплодником, не срастающимся с кожурой семени (дуб, граб, лещина, липа, бук, каштан съедобный и др.);

4

крылатка - орешек с крыловидным выростом околоплодника. Представители - береза, ольха, ильмовые, ясень. Двусемянную или дробную крылатку имеют представители семейства кленовых.

Сочные плоды подразделяются на два вида:

ягода - многосемянной плод с мясистым сочным невскрывающимся околоплодником. Представители - виноград, бирючина, бархат амурский, актинидия и др. Плод «ложная ягода» имеют следующие виды: смородина, крыжовник, ирга, жимолость, бузина и др.

костянка - это, как правило, односемянной плод, околоплодник которого состоит из трех слоев: внешний - кожица (экзокарпий); средний - мякоть (мезокарпий); внутренний - косточка (эндокарпий).

Типичную костянку имеют представители семейства розоцветных (слива, вишня и др.), а также облепиха, барбарис, лох, миндаль, крушина, калина. Кроме простой различают еще и сложную костянку, образующуюся из большого количества сросшихся простых костянок (малина, ежевика и др.). Плод ложная сухая костянка характерен для семейства ореховых (орех грецкий, серый и др.) Плод ложный многоорешек характерен для роз.

Семя - это видоизмененная после оплодотворения семяпочка. В сформированном виде семени различают три основных части:

семенная кожура - видоизмененная после оплодотворения покровов семяпочка;

зародыш - видоизмененная после оплодотворения яйцеклетка;

питательная ткань для зародыша эндосперм - это видоизмененное после оплодотворения вторичное или центральное ядро семяпочки.

Важная часть семени - зародыш, все его части, за исключением семядо-

лей, выполняют функции зачатков соответствующих вегетативных органов растения и который состоит из следующих частей:

корешок, конец которого обращен к пыльцевходу;

короткий стебелек (подсемядольное колено);

семядоли и почечка (точки роста стеблей с листьями).

Семядоли обычно содержат запас основных питательных веществ (крах-

мал, белки, углеводы), в них наблюдается значительная концентрация нуклеиновых кислот, ауксинов и других биологически активных веществ.

При прорастании высеянных эндоспермных семян (хвойных, ясеня, липы и др.) семядоли выносятся на поверхность и, ассимилируя, выполняют функцию листьев. У семян многих видов при формировании зародыша семядоли сильно разрастаются и вытесняют эндосперм, превращая его в тонкую пленку. У таких безэндоспермных семян семядоли служат или только источником питательных веществ, или в дополнение к этому выполняют прямую функцию листьев, так как они выносятся подсемядольным коленом на поверхность земли и становятся зелеными (клен, бук, акация, семечковые, косточковые и др.).

Из покровов семяпочки развиваются ткани, выполняющие функцию защиты семени: из нижнего покрова образуется тонкая внутренняя пленка ко-

5

ричневатого цвета, называющаяся семенной оболочкой; из наружного - более плотная ткань - кожура семени. У голосеменных из покровов семени образуется кожистая ткань (сосна, ель, лиственница) или деревянистая (кедр), которая также носит название кожуры.

Упокрытосеменных функцию защиты семени несет не только кожура, но

иоколоплодник. Именно это и является важным приспособительным признаком, обеспечивающим большую сохранность и жизнеспособность семян.

Контрольные вопросы

1.Основная задача лесосеменоводства.

2.Семена, как основной исходный материал.

3.Классификация плодов.

4.Строение семени.

2. Особенности плодоношения

Деревья начинают плодоносить в различном возрасте в зависимости от того, растут ли они одиночно или находятся в сомкнутых насаждениях. Плодоношение древесных и кустарниковых видов зависит от их биологических особенностей (возраст и генотип) и экологических условий местопроизрастания. Для стабильного плодоношения, растение должно пройти начальный этап развития, при котором наблюдается активное развитие вегетативных и генеративных органов, зависящее от благоприятности внешних условий среды.

В первые годы, после вступления растений в генеративную фазу, количество семян бывает небольшим, качество которых повышается с началом устойчивого плодоношения. С возрастом урожайность увеличивается, что связано не только изменением физиологического состояния деревьев, но и с увеличением размера крон и плодоносящих побегов. В худших условиях местопроизрастания репродуктивная способность снижается. У перестойных деревьев уменьшаются размеры, масса шишек и семян, снижаются посевные качества. Потомство, выращенное из семян старых деревьев, развивается хуже, чем потомство от молодых. Деревья начинают плодоносить в различном возрасте в зависимости от того, растут ли они одиночно или находятся в сомкнутых насаждениях.

Плодоношение насаждений зависит от тех же факторов и условий, что и плодоношение деревьев, а также от состава насаждений, их возраста, полноты и количества деревьев разного класса роста. В лучших условиях местопроизрастания насаждения плодоносят чаще, а урожай выше.

Фазы созревания и признаки спелости семян. Созревание семян у раз-

ных видов наступает в разные сроки и зависит от биологических особенностей конкретного вида, климатических и погодных условий. При этом первона-

чально семена достигают физиологической зрелости, а затем и урожайной спелости.

6

При достижении семенами физиологической зрелости, зародыш приобретает способность прорастать, но семена находятся на дереве, и продолжается их развитие. При урожайной спелости, в семенах заканчивается накопление питательных веществ, биологические процессы жизнедеятельности замедляются и семена переходят в состояние вынужденного или глубокого покоя, внешние покровы делаются более плотными и менее водо- и воздухопроницаемыми, влажность снижается, а способность семян к перенесению неблагоприятных условий повышается. Показателем зрелости семян и времени сбора служат морфологические признаки (окраска). При достижении урожайной спелости шишки, плоды или семена на некоторое время остаются висеть на дереве (сосна, ель, липа, и др.) или же опадают (береза, тополи, ильмовые, дуб и др.).

На плодоношение деревьев большое влияние оказывают внешние условия среды: климатические, погодные и экологические. Экологические условия характеризуются комплексом факторов и, прежде всего освещенностью, температурой, влажностью воздуха, плодородием почв, особенностью почвенного микроклимата.

Температура воздуха - это один из климатических и погодных факторов, который оказывает наиболее сильное влияние на будущий урожай. Заметное влияние температуры на плодоношение проявляется в северных областях, где условия приближаются к предельному минимуму. В южных районах на плодоношение влияют поздневесенние заморозки, совпадающие с цветением древесной растительности (косточковые, семечковые, ореховые). Между количеством и качеством сформировавшихся семян и колебаниями летних температур, имеется тесная связь. Наиболее заметна эта связь для сосны, которая распространяется далеко в северные и южные области.

Не менее важным фактором является влажность воздуха. Например, сырая, дождливая погода негативно сказывается на будущем урожае, и наоборот, низкая относительная влажность и ветер в период цветения содействует разносу пыльцы и завязыванию плодов (шишек). Ранние осенние заморозки, низкая летняя температура замедляют вызревание плодовых почек.

При неблагоприятных погодных условиях наблюдается пониженная интенсивность цветения, образуется много неоплодотворенных цветков. У многих видов они засыхают и опадают, у некоторых продолжают развиваться и образуют плод без семян или с семенами без зародыша (партенокарпия для лиственных и партеноспермия для хвойных видов). Одиночно стоящие деревья с однополыми цветками, достаточно часто образуют пустые семена. Это происходит вследствие того, что распределение на дереве генеративных почек не способствует их самоопылению (сосна, ель, пихта, береза). Но следует отметить, что отдельно стоящие деревья плодоносят обильнее и чаще, семена у них формируются более высокого качества, чем в насаждении, что связано, прежде всего, с лучшим освещением кроны дерева.

Освещенность - главное, или одно из главных условий для цветения и дальнейшего созревания семян. Оптимальное освещение дерева обеспечивает

7

накопление в семенах запасных питательных веществ, идущих в дальнейшем на образование проростка. У хорошо освещенных деревьев имеются большая площадь питания и более благоприятный почвенный микроклимат, создаваемый за счет лучшего прогрева почв.

На плодоношение деревьев влияют и такие факторы как повреждение де-

ревьев энтомовредителями и фитовредителями, антропогенное воздействие и др.

Участие отдельных деревьев в формировании урожая неодинаково. Наибольшее количество семян (до 80 %) дают деревья I и ІІ класса роста по Крафту. Установлена корреляционная связь между урожаем и диаметром ствола, его высоты и объема кроны. Деревья более высоких классов часто имеют также большие размеры шишек и семян и, как правило, лучшее их качество.

Деревья в насаждении отличаются не только по урожайности, но и по биолого-морфологическим признакам шишек и семян. Эти признаки находятся в тесной зависимости от условий среды.

Основная масса лесообразующих деревьев - это растения однодомные, но некоторые виды (сосна, ель, лиственница и др.) могут быть физиологически женскими или мужскими. Максимальный урожай дают деревья женского типа развития.

В г.Алматы нами выделена особь ясеня обыкновенного с раздвоенным стволом, при этом один стволик развивается по мужскому физиологическому типу (полное отсутствие цветков и семян), а второй - по женскому (обильное семеноношение).

Разный ритм сезонного развития деревьев одного и того же вида (рано и позднораспускающиеся формы) приводит к тому, что время закладки генеративных почек, цветение и созревание семян протекает в неодинаковых метеорологических условиях, что сказывается на величине урожая семян.

Деревья многократно плодоносящие называют поликарпическими, а их плодоношение - репродуктивной способностью. Как правило, плодоношение деревьев и кустарников наступает в пору их зрелости. Не одинаково плодоносят отдельно стоящие деревья и деревья в сформированных насаждениях. В редкостойных насаждениях на каждое дерево приходится большая площадь питания, лучше освещается солнечным светом крона, поэтому древостои дают обильное и частое плодоношение. На участках леса с загущенными насаждениями и бедными почвами плодоношение наступает в более позднем возрасте.

Плодоношение деревьев и кустарников определяется также генетическими факторами и его онтогенезом. Лесные виды плодоносят не ежегодно и урожаи семян из года в год бывают не одинаковыми. Такие лиственные виды как дуб, бук и хвойные дают урожаи реже, чем береза, осина и другие лиственные. Годы обильных урожаев семян называют семенными годами.

Периодичность плодоношения. Практика заготовки семян хвойных видов, желудей дуба и других деревьев и кустарников, а также длительные научные наблюдения показали, что урожайность у одних и тех же деревьев и

8

целых участков леса бывает различной. Годы обильного плодоношения чередуются со средним и слабым плодоношением или полным отсутствием плодов и семян. Это явление получило название периодичности плодоношения.

Периодичность плодоношения - это биологическая особенность, связанная, прежде всего с расходом большого количества запасов пластических веществ при формировании обильного урожая. Значительный расход пластических веществ при обильном плодоношении может привести в последующие годы к гибели цветочных почек на разных стадиях развития из-за недостатка питательных веществ, несмотря на достаточное количество цветочных почек, после урожайного года. Следовательно, для формирования последующего обильного урожая, растению нужно накопить необходимый запас пластических веществ.

Интенсивность плодоношения изменяется по районам. Определена общая закономерность, т.е. в насаждениях более крупные деревья с большей кроной плодоносят обильнее. На урожайность деревьев влияет также полнота насаждений, в низкополнотных и высокополнотных насаждениях плодоношение, ниже, чем в среднеполнотных (ель Шренка к примеру плодоносит в зависимости от сомкнутости крон).

Следовательно, на урожайность семян можно влиять внешними факторами, и тем самым преодолеть периодичность плодоношения. Одним из таких приемов является прореживание насаждений, формирование крон деревьев (обезвершинивание), защита от заморозков, внесение различных минеральных и органических удобрений.

Контрольные вопросы

1.Плодоношение деревьев и кустарников.

2.Периодичность в плодоношении и факторы ее определяющие.

3.Методы стимулирования плодоношения.

4.Фазы созревания и признаки спелости семян.

5.Влияние климатических факторов на формирование урожая.

3. Учет и прогноз урожайности

Для выяснения размера ожидаемого урожая шишек, плодов и семян и своевременной организации работ по их заготовке, переработке и хранению, проводят учет урожая на постоянных пробных площадях размером 0.25-0.50 га, заложенных на постоянных и временных лесосеменных участках и плантациях.

Пробные площади закладывают в наиболее типичных условиях произрастания с тем, чтобы они более полно характеризовали плодоношение того или иного вида.

При прогнозировании урожая используются краткосрочный и долгосрочный прогнозы. Краткосрочный прогноз позволяет определить урожай-

9

ность за короткое время, что достигается в основном глазомерной оценкой плодоношения и урожайность в данном случае оценивается в условных баллах. При долгосрочном прогнозе проводятся более сложные мероприятия (семеномеры, сбор плодов и семян с модельных веток, сплошной метод и т.д.) и урожайность выражается в количественном отношении.

Краткосрочный прогноз используется в основном при фенологических наблюдениях, при которых регистрируют сроки массового наступления следующих фаз плодоношения:

цветение (лет пыльцы, восприимчивость рылец и т.д.);

образование завязи - появление плодов, а у хвойных видов отмечается начало роста шишек и их зеленения, у сосен эта фаза наступает на следующий год после цветения;

созревание плодов (приобретение характерной окраски).

Отмечены фенологические индикаторы, позволяющие ориентироваться

при фенологических наблюдениях: цветение сосны совпадает с цветением рябины, сирени; цветение ели с черемухой; дуба с сиренью и др.

Глазомерную оценку плодоношения производят на пробной площади. На ПЛСУ и лесосеменных плантациях для глазомерной оценки используют шкалу А.А.Корчагина (таблица 1), а на всех других лесосеменных объектах - шкалу В.Г.Каппера (таблица 2).

Таблица 1 - Глазомерная оценка по шкале А.А.Корчагина

Таблица 2 - Глазомерная оценка по шкале В.Г.Каппера

По А.А.Корчагину оценку плодоношения производят на постоянной пробной площади размером 0.25 га по 15-20 модельным деревьям с разной

10