Для смягчения негативного влияния процессов глобального потепления, выражающихся в ухудшении климатических условий, массовой гибели неадаптированных видов и форм древесной растительности [1], необходимо активизировать селекционную работу и выделить устойчивые виды и формы одной из основных пород защитного лесоразведения – березы. Береза – одна из самых распространенных и хозяйственно ценных пород наших и мировых лесов. Существующие культуры говорят о высокой устойчивости березы в защитных насаждениях лесостепной и степной зон. Береза (Betula L.) относится к семейству березовых (Betulaceae С.A. Agardh.), объединяющему шесть родов. В роде береза насчитывают 120 видов. Березы широко распространены по всему северному полушарию от субтропиков до тундры. На Крайнем Севере преимущественно встречаются виды секции Nanae, а в умеренном поясе – секции Albae, на юге преобладают виды секции Costate, а в субтропиках – секции Асuminatae.
Березы – однодомные листопадные деревья до 30 м высоты и диаметром ствола до 120 см и кустарники разных размеров. Кора у них обычно гладкая, отслаивающаяся тонкими пластинками, чаще белая, у некоторых видов – от серой до черной. Листья черешчатые, от обратнояйцевидных до ланцетных, листорасположение очередное. Цветы в сережках, тычиночные образуются летом в год, предшествующий цветению, пестичные развиваются весной, выходя из пазух молодых листьев. Плод – односемянный орешек. Плодоношение у одиночно стоящих деревьев наступает с 7–10 лет, в насаждении – с 15–30 лет. Береза – светолюбивая порода, к почвам нетребовательна. Ее считают почвоулучшающей породой. Большинство берез морозоустойчиво и не страдает от весенних заморозков. Размножаются березы почти исключительно посевом. Из березы создают полезащитные лесные полосы, защитные посадки вдоль железных и шоссейных дорог, противоэрозионные насаждения. Широкое применение они находят в зеленом строительстве. В Российской Федерации дико растет 40 видов берез, интродуцировано около 25 видов. Наибольшее хозяйственное значение из них имеют в европейской части России и Западной Сибири береза поникающая (бородавчатая) и береза пушистая, на Дальнем Востоке – береза ребристая, в Забайкалье – береза даурская, на Камчатке, Сахалине и Курильских островах – береза Эрмана. Значительные различия лесорастительных условий в обширном ареале произрастания березы обусловили ее большое формовое разнообразие. Изучение их и выделение из них наиболее ценных форм – один из методов, которым пользуются при селекции древесных пород. Многочисленными исследователями установлено, что различные формы березы отличаются не только по морфологическим признакам, они не равнозначны и по хозяйственной ценности, отмечено наличие корреляционной связи между быстротой роста и качеством древесины, ее рисунком и цветом коры [2–4]. Наиболее распространенные в европейской части и Западной Сибири березы бородавчатая и пушистая имеют определенные зоны распространения. Бородавчатая береза наиболее распространена в черноземной полосе, где пушистая береза встречается в качестве примеси и далеко отстает от нее по росту. По мере продвижения в нечерноземную зону примесь пушистой березы увеличивается. В зоне смешанных лесов по участию в составе насаждений и по быстроте роста она не отстает от бородавчатой.
Научно-исследовательскими институтами бывшего СССР (ВНИИЛМ, ВНИАЛМИ, УкрНИИЛХ, ЛатНИИЛХ, КазНИИЛХ и др.) проведена значительная работа, направленная на изучение формового разно- образия берез и выделение из них наиболее быстрорастущих форм для использования их в целях повышения продуктивности лесов, и проведен предварительный отбор берез для целей защитного лесоразведения. Формы берез изучают и выделяют преимущественно по морфологическим признакам: форме стволов и крон, цвету и рисунку коры, качеству древесины, быстроте роста и другим признакам, а для защитного лесоразведения еще и по засухоустойчивости и солевыносливости. В подмосковных лесах в районе г. Пушкино А.С. Яблоковым [3] были выделены три типа формы березы бородавчатой по характеру коры и силе роста. В лесах Брянской, Московской и Костромской областей выделены по коре ствола шесть типов (форм) березы бородавчатой и три типа березы пушистой, характеризующихся различными показателями роста и физико-механическими свойствами древесины. В борах Зауралья А.К. Махневым [4] выделено пять форм березы поникающей (бородавчатой), три из них он считает наиболее перспективными: ромбовидно-трещиноватую, серокорую и грубокорую. Первые две отличаются быстрым ростом. Среди берез пушистых наибольшую ценность представляют формы, обладающие сравнительно быстрым ростом, имеющие гладкую белую или серо-белую почти без трещин кору и прямые стволы. В Северном Казахстане установлено, что среди форм березы быстрым ростом выделяются ромбовидно-трещиноватая и гладкокорая. У березы пушистой по быстроте роста в высоту и диаметру отличаются белокорые формы [4]. Проведенные исследования позволили ориентировать семеноводство на отобранные более продуктивные формы березы бородавчатой и пушистой. Таксацией отдельных форм березы бородавчатой в лесах Башкирского Предуралья установлено, что березы бородавчатые гладкокорой формы растут быстрее и дают больший выход деловой древесины, чем другие две выделенные им формы – продольно-трещиноватая и ромбовидно-трещиноватая. Одна из ценных форм березы – карельская. Древесина этой березы имеет мировую известность из-за ее красивого узорчатого рисунка и ценится дороже древесины дуба и ореха.
Полезащитные и противоэрозионные полосы из березы создавались в 1950–1990 гг. на полях сельхозпредприятий в лесостепной зоне и на черноземных почвах степной зоны в европейской части России, а в Западной Сибири даже на темно-каштановых почвах. В полезащитных полосах республики Татарстан на серых и черноземовидных суглинистых почвах в лесной полосе средняя высота березы в возрасте 7 лет была 5,5 м, максимальная – 6,4 м (Дерябин, 1957). В защитных насаждениях на среднемощных черноземах в лесостепной и степной зонах Заволжья береза в возрасте 39–53 лет имела среднюю высоту 18,2–22,6 м при среднем диаметре 22,6–29,5 см. Было установлено, что береза хорошо растет в полезащитных полосах Западной Сибири и Северного Казахстана. В Карасукском районе Новосибирской области на южных черноземах 30-летняя береза в лесных полосах достигала высоты 13–15 м. Если в лесостепи и черноземной степи береза в лесных полосах растет достаточно хорошо и продолжительность ее жизни составляет 40–60 лет, то по мере продвижения на юг и ухудшения лесорастительных условий, рост ее в высоту значительно снижается, а продолжительность жизни резко падает. Так, в районе г. Камышина на темно-каштановых почвах продолжительность жизни березы в лесных полосах не превышает 30–40 лет. Береза сильно страдает от гололедообразования: обламываются верхушки, ветви. В дальнейшем происходит усыхание дерева. В культурах долговечность березы составляет 40–60 лет. Опыт создания насаждений из интродуцированных видов березы в лесостепной зоне показал, что лучшие североамериканские виды ее (желтая, сладкая, черная) по росту в высоту отстают от березы бородавчатой и только в благоприятных условиях роста березы бумажная и высокая достигают размеров березы бородавчатой. Поэтому при создании защитных насаждений в лесостепной и степной зонах нецелесообразно использовать интродуцированные виды березы, к тому же также сильно страдающие от гололедных явлений. Обогатить ассортимент берез быстрорастущими, жизнестойкими и промышленно ценными ее формами можно методом внутривидовой и межвидовой гибридизации.
Интрогрессивная гибридизация березы широко распространена. Спонтанные гибриды берез найдены в Тувинской АССР И.Ю. Коропачинским [4]. Успешными были проведенные А.Я. Любавской внутривидовые скрещивания березы бородавчатой московской и березы бородавчатой из Орла. Сеянцы, выращенные из гибридных семян, оказались с ярко выраженной гетерозисной силой роста [4]. Этот опыт позволял рассчитывать на положительные результаты и при внутривидовых скрещиваниях географически отдаленных форм березы бородавчатой (карельской) и форм березы пушистой (капо-корешковой), которые и проводились под руководством А.С. Яблокова в Московском лесотехническом институте с 1953 г. В большом объеме работы по межвидовой гибридизации были выполнены А.Я. Любавской (по Яблокову) на кафедре селекции и дендрологии МЛТИ. В опытах было осуществлено 322 варианта скрещивания и из полученных гибридных семян выращено около 15 тыс. шт. гибридных сеянцев. При этом в вариантах скрещивания березы бородавчатой с японской и пушистой, березы пушистой с японской, бородавчатой и Эрмана техническая всхожесть семян была от 50 до 96 %. При выращивании эти гибриды проявили гетерозис роста, из них заложены селекционные культуры. В 1952–1953 гг. Н.А. Коноваловым были получены межвидовые гибриды березы. Скрещивание было проведено в следующих вариантах: береза бородавчатая×береза желтая, береза бородавчатая×береза даурская, береза маньчжурская×береза желтая, береза маньчжурская×береза даурская и береза маньчжурская×береза бумажная. Эти гибриды произрастали на территории Ботанического сада Института экологии растений и животных Уральского научного центра Российской академии наук (г. Екатеринбург). Исследования межвидовых гибридов, проведенные Н.П. Пичугиной, показали, что в опытах по скрещиванию березы бородавчатой с березой даурской и березы маньчжурской с березой бумажной все потомство несет признаки промежуточного характера между родительскими видами. При скрещивании березы маньчжурской с березой желтой и березы маньчжурской с березой даурской проявляются признаки отцовского вида при преобладании материнских признаков; по значению гибридного индекса потомство занимает промежуточное положение. Указанные гибриды, отличаясь лучшими показателями роста и жизнестойкости, к сожалению, не получили пока применения в защитных насаждениях.
Цель исследования: провести сравнительную селекционную оценку и выделить из имеющегося видового и формового разнообразия березы селекционный материал, обладающий достаточной устойчивостью, долговечностью и производительностью в условиях защитных и озеленительных насаждений сухой степи юго-востока европейской территории России.
Материалы и методы исследования
В соответствии с научно-методическими рекомендациями ВНИАЛМИ [4–6] объектами селекционной инвентаризации и отбора ценного генофонда сухой степи являлись в основном объекты искусственного происхождения (культуры и защитные лесные насаждения), а также заложенные для испытания генофондов научно-исследовательские объекты. Предварительный отбор лучших видов и форм березы проводили по их росту, состоянию, развитию.
Результаты исследования и их обсуждение
Работы по гибридизации древесных пород были начаты на Нижневолжской станции по селекции древесных пород, г. Камышин А.В. Альбенским еще в 1939–1940 гг. Их цель – выведение гибридов, способных произрастать на каштановых почвах юго-востока европейской части нашей страны. Проведенные в 1948–1950 гг. П.К. Балашовым и Г.Д. Фроловой исследования позволили накопить необходимый опыт в гибридизации берез, решить ряд теоретических вопросов, но получить ценные гибриды для защитного лесоразведения в засушливой зоне не удалось [4]. В 1968 г. под руководством И.В. Калининой институт возобновил селекционные работы с березами с целью интродукции этой породы в засушливые районы. В результате было отобрано 34 перспективных дерева нескольких форм березы бородавчатой и березы пушистой, отличающихся большой засухоустойчивостью и другими ценными для полезащитного лесоразведения признаками. Среди выделенных форм по рисунку коры интерес представляет гладкокорая береза (белый и коричневый цвет коры), продольно-трещиноватая и ромбовидно-трещиноватая береза бородавчатая; гладкокорая и трещиноватокорая береза пушистая. Данные роста выделенных форм березы бородавчатой и пушистой даны в таблице.
Показатели роста отобранных форм березы бородавчатой и пушистой
|
Форма и виды берез |
№ пробной площади |
Возраст, лет |
Число обмеренных деревьев, шт. |
Среднее |
Диаметр кроны, м |
Высота прикрепления кроны, м |
|
|
Высота H, м |
Диаметр столба D, см |
||||||
|
Береза бородавчатая |
|||||||
|
Продольнотрещиноватая |
2 4 |
21 22 |
47 192 |
12.7 13.6 |
14.3 15.3 |
3,0 3.1 |
3,3 6.1 |
|
Ромбовиднотрещиноватая |
2 4 |
21 22 |
24 169 |
14,7 15,0 |
17,6 17,9 |
3,7 3,8 |
4,0 6,7 |
|
Гладкокорая |
2 4 |
21 22 |
31 129 |
14,1 14,1 |
13,3 13,2 |
2,1 2,0 |
5,5 7,6 |
|
Береза пушистая |
|||||||
|
Гладкокорая |
2 33 |
21 21 |
51 18 |
9,2 9,6 |
8,5 10,6 |
2,1 2,5 |
2,2 2,2 |
|
Трещиноватокорая |
2 33 |
21 21 |
11 11 |
10,6 10,6 |
12,7 12,7 |
2,2 2,2 |
2,2 2,2 |
|
Береза поникающая (бородавчатая) |
24 |
14 |
432 |
9,3 |
8,7 |
2,5 |
2,1 |
|
Береза пушистая |
24 |
14 |
58 |
6,7 |
5,5 |
1,7 |
1,2 |
Изучение водного режима, устойчивости к засухе и засолению отобранных форм берез [4] показало, что ромбовидно-трещиноватая форма березы бородавчатой, наиболее сильно растущая, отличается повышенным потреблением влаги в сухих местообитаниях, малоустойчива, ее можно выращивать только в более северных районах. Гладкокорая форма несколько менее требовательна к влаге и пригодна для защитного лесоразведения в зоне обыкновенных черноземов. Продольно-трещиноватая форма характеризуется еще меньшим потреблением влаги, более устойчива к засухе, переносит слабое засоление и хорошо растет в лесных полосах на южных черноземах. В дендрарии Поволжской АГЛОС ВНИАЛМИ создана лесосеменная плантация из этой формы березы [7]. Проведен отбор засухоустойчивых форм березы бородавчатой в зоне каштановых почв (Нижневолжская станция по селекции древесных пород ВНИАЛМИ). Выделено 38 деревьев, которые удовлетворительно перенесли засуху 1972–1975 гг. К настоящему времени (обследование 2018 г.) из 38 осталось 18 деревьев, из них 3 суховершинных. С отобранных деревьев собирали семена, из которых в 1975–1977 г. выращено более 1,5 тыс. сеянцев, впоследствии высаженных в лесные полосы. Обследование 2018 г. показало, что к настоящему времени по истечении 40 лет после посадки сохранилось около 40 % от высаженных деревьев. Средняя высота лучших деревьев в насаждении 12 м, диаметр 64 см. Отдельные из них суховершинят и находятся в неудовлетворительном состоянии и не измерялись. Это позволило выделить маточники, потомство которых отличалось повышенной устойчивостью и сохранностью.
Выводы
1. В результате проведенной в течение полувека селекционной работы с березой выделены деревья, которые сохранились под воздействием фактора естественного отбора и перенесли засухи 1972–1975 гг. Потомство отобранных деревьев было введено в защитные насаждения. По результатам их оценки выделены маточники с повышенной устойчивостью к засухе.
2. Продольно-трещиноватая форма характеризуется экономным потреблением влаги, более устойчива к засухе, переносит слабое засоление и хорошо растет в лесных полосах на южных черноземах. Ромбовидно-трещиноватая форма березы бородавчатой, наиболее сильно растущая, отличается повышенным потреблением влаги, в сухих местообитаниях малоустойчива, ее можно выращивать только в более северных районах. Гладкокорая форма несколько менее требовательна к влаге и пригодна для защитного лесоразведения в зоне обыкновенных черноземов.
Библиографическая ссылка
Иозус А.П., Завьялов А.А. СЕЛЕКЦИЯ И ГИБРИДИЗАЦИЯ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ В УСЛОВИЯХ СУХОЙ СТЕПИ ЮГО-ВОСТОКА ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2019. – № 2. – С. 68-72;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=12673 (дата обращения: 23.11.2024).