Экология семеношения деревьев и насаждений

СЕМЕНОШЕНИЕ ДЕРЕВЬЕВ И КУСТАРНИКОВ

Новые леса создают главным образом семенным способом. Следовательно, исходный лесокультурный материал- семена. В то же время известно, что многие свойства и особенности деревьев (форма кроны и ствола, динамка роста, сопротивляемость к заболеваниям и вредителям, смолистость и др.) определяются наследственностью, отраженной в генетическом коде семян. Поэтому при искусственном создании новых насаждений должен быть использован селекционный материал, обеспечивающий выращивание древостоев в наиболее короткие сроки и высокого качества. В связи с этим работу по повышению продуктивности искусственных насаждений следует начинать с получения семян с высокими наследственными качествами. С этой целью в лесном хозяйстве проводят большую работу по созданию постоянной лесосеменной базы на селекционно-генетической основе, что позволяет повысить продуктивность вновь создаваемых лесов на 10-20 %, а также их жизнестойкость и качество.

Повышенные требования, предъявляемые к семенному материалу, объясняются еще и тем, что проростки формируют свой организм в начальный период за счет запасов питательного вещества семени. Следовательно, качество выращиваемых растений во многом зависит от состояния запасного питательного вещества семени.

Семеношение деревьев и кустарников определяется генетическими факторами и онтогенезом данного индивидуума. Лесные растения плодоносят не ежегодно и урожаи семян из года в год бывают неодинаковыми. Деревья с крупными плодами (дуб, каштан, орех) расходуют на их образование больше пластических веществ и плодоносят реже, чем породы с мелкими семенами (осина, береза, ильм). Этим вызвана периодичность семеношения лесных древесных растений. Урожайные годы сменяются годами небольших урожаев или полных неурожаев. Неодинаково плодоносят отдельно стоящие деревья и деревья в сформированных насаждениях. Годы обильных урожаев семян называются семенными годами.

Семеношение деревьев зависит от биологических особенностей и внешних условий среды, которые взаимосвязаны и обусловливают друг друга. Большую роль в урожае семян играют погодные условия, особенно во время цветения и созревания. К биологическим особенностям относят возраст и генотип дерева. Для устойчивого семеношения необходимо, чтобы растение прошло юношеский (ювенильный) этап развития, в период которого наблюдается активный вегетативный рост и закладываются генеративные органы. Это происходит тем скорее, чем благоприятнее внешние условия. Раньше других достигают возмужалости светолюбивые породы. С возрастом урожайность увеличивается, что связано не только с изменением физиологического состояния деревьев, но и с увеличением размеров крон и количества плодоносящих побегов. В перестойном насаждении (этап старения) у деревьев снижается общая жизнедеятельность и, соответственно, репродуктивная способность тем раньше, чем хуже условия местопроизрастания. В первые годы после вступления деревьев в генеративную фазу количество семян бывает невысоким. С началом устойчивого семеношения качество семян повышается. У очень старых деревьев уменьшаются размеры, масса шишек и семян, а также снижаются их посевные качества. Потомство, выращенное из семян от старых деревьев, развивается хуже, чем от молодых.

Большинство основных лесообразующих пород - растения однодомные. Однако такие породы, как сосна, ель, лиственница могут быть физиологически женскими и мужскими. Наибольший урожай дают деревья женского типа и обоеполые. Разный ритм сезонного развития деревьев одного и того же вида приводит к тому, что период закладки генеративных почек, цветения и созревания семян у них протекает в неодинаковых метеорологических условиях. Это влияет на величину урожая семян. Так, позднораспускающаяся форма дуба черешчатого, у которой цветение происходит обычно после поздних весенних заморозков, отличается лучшей урожайностью желудей, чем ранораспускающаяся форма.

Периодичность семеношения - это одна из биологических особенностей, связанных прежде всего с расходом большого количества запасов пластических веществ при формировании обильного урожая. Значительный расход пластических веществ при обильном семеношении может привести в последующие годы к тому, что, несмотря на достаточное количество сформировавшихся цветочных почек, после урожайного года, многие из них погибают на разных стадиях развития из-за недостатка питательных веществ. Следовательно, для формирования последующего обильного урожая растению нужно накопить необходимый запас пластических веществ.

На семеношение деревьев большое влияние оказывают внешние условия среды. К ним относятся климатические, погодные и экологические условия Последние характеризуются комплексом факторов и прежде всего освещенностью, температурой и влажностью воздуха, плодородием почв, а также особенностью почвенного микроклимата.

Из климатических и погодных факторов наиболее сильное влияние и, на урожай оказывает температура воздуха. Особенно заметно влияние температуры на семеношение проявляется в более северных областях, где условия для плодоношения приближаются к предельному минимуму. Между количеством и качеством сформировавшихся семян и колебаниями их температур имеется тесная связь. Наиболее заметна эта связь для сосны, произрастающей в северных и южных областях.

Существенную роль в формировании урожая играет влажность воздуха. Низкая относительная влажность воздуха и ветер в период цветения способствуют разносу пыльцы и завязыванию шишек. Сырая, дождливая погода отрицательно сказывается на образовании урожая. Ранние осенние заморозки, низкая летняя температура (ниже средней многолетней) замедляют вызревание плодовых почек. При неблагоприятных погодных условиях наблюдается пониженная интенсивность цветения, образуется много неоплодотворенных цветков. У многих пород 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). Часто одиночно стоящие деревья с однополыми цветами образуют семена вследствие того, что распределение на дереве генеративных органов (цветков у цветковых растений и микроспорофиллов у хвойных) не благоприятствует их самоопылению (сосна, ель, пихта, лиственница). В целом же свободно стоящие деревья плодоносят обильно и чаще. Семена у них формируются более высокого качества, чем в насаждении. Это связанно прежде всего с лучшим освещением кроны дерева.

СПОСОБЫ УЧЕТА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УРОЖАЯ СЕМЯН

При производстве лесокультурных работ очень важно знать имеющийся и ожидаемый урожай семян, а также установить периодичность плодоношения. Это позволяет правильно запроектировать и организовать работы по сбору и переработке лесосеменного сырья (шишки, плоды и т. п.).

Существуют несколько способов учета и прогнозирования урожая семян, но наибольшее распространение, получил способ глазомерной оценки урожая. Проведение глазомерной оценки урожая обязательно для всех хозяйств, занимающихся заготовкой семян. Лесохозяйственным предприятиям заблаговременно устанавливают перечень видов деревьев и кустарников, по которым следует проводить наблюдение за плодоношением. Оценка цветения и плодоношения производится по шкале В.Г. Каппера. Для древесных пород используется шестибалльная шкала. При этом определяют балл цветения и плодоношения по следующим признакам:

0. цветения и плодоношения нет;

1. очень слабое цветение или очень плохое плодоношение (цветы, шишки или плоды в небольшом количестве на деревьях, растущих по опушкам, и на единично стоящих деревьях; в ничтожных количествах в насаждениях);

2. слабое цветение или слабое плодоношение (наблюдается довольно удовлетворительное и равномерное цветение или плодоношение на свободно стоящих деревьях и на деревьях, растущих по опушкам; слабое - в насаждениях);

3. среднее цветение или среднее плодоношение (довольно значительное цветение или плодоношение на деревьях, растущих по опушкам, и на свободно стоящих деревьях; удовлетворительное - в средневозрастных и спелых насаждениях);

4. хорошее цветение или хорошее плодоношение (обильное цветение или плодоношение на деревьях, растущих по опушкам, и на свободно стоящих деревьях; хорошее - в средневозрастных и спелых насаждениях);

5. очень хорошее цветение или очень хорошее плодоношение (обильное плодоношение на деревьях, растущих по опушкам, и на свободно стоящих деревьях, а также в средневозрастных и спелых насаждениях).

Степень цветения, и плодоношения кустарников оценивается по трехбалльной шкале:

1. плохое цветение или плодоношение (цветы или плоды встречаются единично);

2. среднее цветение или плодоношение (цветы или плоды примерно у половины экземпляров в достаточном количестве);

3. хорошее цветение и плодоношение (значительное большинство или почти все кусты обильно цветут или плодоносят).

Учет ожидаемого урожая семян должен проводиться в три срока: во время цветения, после образования завязей и соплодий и за один - два месяца до сбора семян, плодов и шишек. При установлении сроков проведения наблюдений за плодоношением можно использовать фенологические индикаторы.

Так, индикатором для начала наблюдений за цветением сосны обыкновенной (Pinus silvestris L.) может служить цветение рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) или сирени обыкновенной (Syringa vulgaris L.), за цветением ели обыкновенной - разгар цветения черемухи; за цветением дуба - цветение сирени. Вслед за сиренью зацветают кроме сосны и дуба бересклет бородавчатый (Euonimus verrucosa Scop.), боярышник, жимолость татарская (Lonicera tatarica L.).

Наблюдения за плодоношением деревьев и кустарников проводят на постоянных и временных пробных площадях размером 0,25-0,50 га. После этого определяют средневзвешенный балл урожая для каждой породы по всему лесхозу. Полученные материалы оценки урожая хозяйства высылают на лесосеменную станцию и в управление лесного хозяйства.

Глазомерная оценка плодоношения по шестибалльной шкале В.Г. Каппера не позволяет учитывать и прогнозировать урожай семян в количественном выражении. В этом отношении заслуживают внимания расчетно-статистические методы количественного учета и прогнозирования урожая, основанные на том, что на пробной площади проводится оценка плодоношения каждого дерева в отдельности, а затем от частного переходят к общему. В этом случае предлагается при помощи бинокля просматривать крону каждого дерева в отдельности и по предложенным шкалам давать им оценку, а затем с помощью соответствующих таблиц определять урожай в количественном выражении.

Метеорологический способ учета и прогнозирования урожая семян. В этом случае по дефициту влажности воздуха в период закладки плодовых почек можно предсказать будущий урожай (Д.Я. Гиргидов, 1970). Так, в таежной зоне при дефиците влажности выше нормы в июле - августе через 2 года можно ожидать повышенного урожая семян сосны, так как сухая теплая погода способствует закладке плодовых почек. При дефиците влажности ниже нормы урожай семян сосны будет слабый. В южных сухих областях благоприятные условия для закладки женских почек создаются, наоборот, при низком дефиците влажности. Здесь жизнедеятельность дерева сдерживается сухостью воздуха.

После урожайных лет наступают слабоурожайные, независимо от того, благоприятными или неблагоприятными были метеорологические условия в год закладки генеративных почек. Поэтому при прогнозировании урожая семян необходимо учитывать не только погодные условия, но и урожаи предыдущих лет, а также другие факторы.

Энтомологический способ прогнозирования урожая шишек и семян ели позволяет прогнозировать, урожай шишек за 1-1,5 года, а качество семян - за 3—5 месяцев до сбора шишек. Этот способ основан на использовании зависимости между цветением ели и диапаузой гусениц одного из вредителей шишек - еловой шишковой листовертки.

Энтомологический способ прогнозирования слагается из метеорологических и энтомологических наблюдений, количественной и качественной оценки урожая.

Метеорологические наблюдения ведутся для того, чтобы оценить гидротермический режим атмосферы в год, предшествующий тому, для которого делается прогноз. При этом берутся данные о среднесуточных положительных температурах воздуха за период от их наступления до конца июня, а также данные о дефиците влажности за июнь. Энтомологические наблюдения сводятся к определению диапаузы еловой шишковой листовертки. При этом в ноябре - декабре производят сбор 300 шишек с 2-3 деревьев, взятых по методу случайной выборки. Затем шишки вносят в теплое отапливаемое помещение и помещают в полиэтиленовые пакеты с таким расчетом, чтобы шишки занимали не более половины объема пакета. Через 10-12 дней начинается вылет бабочек еловой шишковой листовертки. Через 25-30 дней подсчитывают количество вылетевших бабочек еловой шишковой листовертки, а шишки раскалывают вдоль стержня. В них учитывают все живые гусеницы листовертки, а также живые и погибшие куколки. Далее устанавливают процент неокуклившихся гусениц, а затем с помощью специальной шкалы определяют будущий балл цветения и урожая шишек ели.

Количественная и качественная оценка урожая заключается в осмотре деревьев в насаждении, учете наличия шишек и проведении расчетных операций. Количественная оценка урожая семян проводится в любое время, начиная с конца июня. При этом работник, производящий обследование, пересекает семенной участок по диагонали и отмечает в журнале все деревья, кроны которых ему видны.

Способ пробных ветвей позволяет установить урожаи семян в относительных единицах. В этом случае с 10-20 хорошо развитых деревьев в разных частях кроны срезают несколько ветвей и подсчитывают на них шишки и плоды. Показателем обилия цветения или урожайности является количество цветов, шишек или плодов, приходящихся на 1 м ветвей или на молодой побег. Для большей объективности оценки плодоношения лиственных пород применительно к методу пробных ветвей следует пользоваться шкалой урожайности.

Способ сплошного учета — самый точный, но наиболее трудоемкий метод учета урожая семян. Он заключается в сплошном сборе на пробной площади шишек или плодов с растущих или поваленных деревьев. После этого из шишек (плодов) извлекают семена, определяют их массу, затем рассчитывают урожай на 1 га.

Способ модельных деревьев заключается в следующем. На пробной площади проводят сплошной перечет деревьев (плодоносящих и неплодоносящих), относя их к определенному классу Крафта. Затем в каждом классе вырубают модельные деревья в количестве не менее 10% от числа деревьев данного класса. На срубленных деревьях производят сплошной учет шишек, плодов, сережек и находят их среднее количество, приходящееся на одно дерево каждого класса, а затем на все деревья. Недостаток этого способа - большие затраты труда, большое количество вырубаемых деревьев, а также некоторая необъективность при отнесении деревьев к тому или иному классу.

Способ среднего модельного дерева основан на том, что среднее по таксационным показателям для данного насаждения дерево является средним и по энергии плодоношения. Учитывая индивидуальные особенности отдельных деревьев и сильную изменчивость размеров их плодоношения, при учете рекомендуется на пробной площади брать не менее 5 деревьев, близких по размерам к среднему. Затем находят среднюю энергию плодоношения взятых деревьев, которую принимают за плодоношение среднего дерева. Урожай семян может быть установлен с использованием способа пробных ветвей в сочетании со способом среднего модельного дерева.