Анализ изменчивости роста потомства фитоценотических экотипов лиственницы в Башкирском Предуралье тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.03.01, кандидат сельскохозяйственных наук Андрианов, Петр Денисович

• Андрианов, Петр Денисович
• кандидат сельскохозяйственных наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Андрианов, Петр Денисович

Введение.

Глава 1. Естественно-исторические условия Башкирского

Предуралья.

1.1. Климат.

1.2. Геология и рельеф.

1.3. Гидрология.

1.4. Почвы.

1.5. Растительность.

Глава 2. Программа, объекты и методика исследований.

2.1. Программа и объекты исследований.

2.2. Методика исследований.

Глава 3. Состояние вопроса.

3.1. Выбор видов и экотипов лиственницы для лесных культур.

3.2. Особенности роста лиственницы в высоту.

3.3. Особенности роста лиственницы по диаметру.

3.4. Влияние типа лесных культур на продуктивность.

Глава 4. Почвенные и метеорологические условия места исследования.

4.1. Лесорастительные свойства почв учебно-опытного лесхоза

БГАУ.

4.2. Метеорологические условия роста испытательных культур лиственницы в Башкирском Предуралье.

Глава 5. Сохранность потомства фитоценотических экотипов лиственницы в испытательных культурах

Башкирского Предуралья.

5.1. Сохранность потомства фитоценотических экотипов лиственницы.

5.2. Выводы.

Глава 6. Анализ динамики роста потомства фитоценотических экотипов лиственницы в высоту.

6.1. Динамика роста в высоту.

6.2. Выводы.

Глава 7. Анализ динамики радиального прироста лиственницы различных фитоценотических экотипов.

7.1. Динамика радиального прироста.

7.2. Динамика роста диаметра ствола.

7.3. Выводы.

Глава 8. Продуктивность потомства фитоценотических экотипов лиственницы.

8.1. Продуктивность испытательных культур лиственницы.

8.2. Влияние типа лесных культур на рост и продуктивность насаждений лиственницы.

8.3. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ изменчивости роста потомства фитоценотических экотипов лиственницы в Башкирском Предуралье»

Интенсификация лесного хозяйства предусматривает улучшение качественного состава и продуктивности леса. В решении этой задачи значительная роль отводится расширению посадок культур хвойных пород и в том числе лиственницы Сукачева.

В программах улучшения лесов в числе других мер предусматривается селекция лучших экотипов и особей внутри популяций (Родин, 1987; Котов, 1988; Родин, Проказин, 1997). В связи с этим возникает проблема оценки гено-типического разнообразия популяций, идентификации генотипов по фенотипам, оценки селективной ценности генотипов в разных лесорастительных условиях. Испытательные культуры позволяют выявить закономерности изменчивости наследственных свойств лесных пород в системе генотип - среда. Длительность онтогенеза, панмиксия, поликарпичность, отсутствие четко выраженных границ и другие признаки популяций (Мамаев, Семериков, 1981; Мамаев, 1983; Правдин, 1964, 1984; Авров, 1990) обуславливают их гетерогенность с набором экологически пластичных генотипов. В этих условиях генетически контролируемые морфологические признаки, как правило, мало пригодны, а прямой отбор по фенотипу оказывается не всегда эффективным, о чем свидетельствует большой опыт «плюсовой селекции». Это с одной стороны подчеркивает значимость проблемы идентификации генотипов по фенотипам, начиная с ранних этапов органогенеза (Морозов, 1978; Драгавцев, 1981; Кулагин, 1964, 1967, 1980; Путенихин, 1993), а с другой побуждает к поиску признаков, характеризующих устойчивость и продуктивность древостоев, поддающихся объективной оценке в природе и эксперименте. В качестве таких признаков нами приняты рост деревьев и продуктивность в экстремальные годы.

С учетом влияния предшествующих лет жизни древесных популяций эту оценку можно проводить только в культурах, созданных из семян, собранных в различных лесорастительных условиях и имеющих довольно длительный период роста в конкретных лесорастительных условиях. С интенсивностью роста связана продуктивность насаждений. Интенсивность роста зависит от многих параметров среды произрастания в конкретных зонах. В связи с этим познание закономерностей изменчивости этих признаков поможет глубже понять природу популяции лиственницы Сукачева, разработать конкретные методы направленного изменения экологической и генетической структуры природных популяций (Шварц, 1972; Котов, 1988; Авров, 1990) и сохранения их существующего генофонда.

Лиственница отличается долговечностью, быстрым ростом, высокими техническими качествами древесины, резко выраженными ветро- и почвозащитными и водорегулирующими, декоративными и санитарно-гигиеническими свойствами, устойчивостью против вредных климатических воздействий и пожаров, повреждений грибами и насекомыми (Сукачев, 1924, 1938; Дылис, 1947, 1961; Тимофеев, 1977); поэтому изучение закономерностей ростовых процессов в культурах различных экотипов лиственницы в условиях свежего сугрудка Башкирского Предуралья имеет большое научное и практическое значение.

Цель и задачи исследований.

Цель исследования заключается в изучении закономерностей внутрипо-пуляционной изменчивости, устойчивости и продуктивности потомства фито-ценотических экотипов лиственницы в испытательных культурах лесостепи Башкирского Предуралья.

Основные задачи исследования.

1. Изучение закономерностей изменения фенотипической и генотипиче-ской структуры древостоев по интенсивности роста и устойчивости их в процессе естественного изреживания в лесных культурах.

2. Изучение фенотипической изменчивости фитоценотических экотипов лиственницы Сукачева при различных вариантах смешения.

3. Оценка лесоводственной, генетической и экономической эффективности различных экотипов в условиях выращивания в лесостепи Башкирского Предуралья.

Личный вклад автора в разработку проблемы. Автор принял личное участие в постановке задач, разработке методики, сборе и анализе литературных и экспериментальных данных, формировании научных положений и выводов.

Научная новизна. Применение метода системного анализа поведения ряда признаков (диаметра, высоты ствола) и устойчивости их к экстремальным условиям за 1966-1995 г.г. в сочетании с другими методами позволило выявить сопряженную изменчивость древостоев лиственницы Сукачева по степени пластичности и интенсивности роста растений. Изучены и количественно оценены эффекты взаимодействия генотипов со средой (ГТК по Селянинову, суммы эффективных температур, суммы годовых осадков и суммы осадков за апрель -июль). Показано, что при выращивании в смешанных культурах лучшие условия создаются при соотношении 1 ЛЗЛп с размещением Л (5x2) Лп (5x0,75) при рядовом смешении. Селективная ценность фитоценотических экотипов снижается по мере уменьшения степени устойчивости их к экстремальным условиям. При создании культур необходимо ограничивать переброску семян в широтном направлении с юга на север не более 1°30' и по высоте над уровнем моря не более 850 м. При переброске семян с севера не наблюдается снижение темпов роста изучаемых экотипов.

Обоснованность и достоверность результатов исследований обеспечивается достаточным объемом экспериментального материала, применением современных методов исследований и практической реализацией полученных результатов.

Практическое значение результатов исследования.

Установление разнокачественности фитоценотических экотипов лиственницы Сукачева по степени их устойчивости к экстремальным условиям и интенсивности роста в онтогенезе позволяет произвести отбор наиболее перспективных экотипов для лесоразведения в условиях лесостепи Башкирского Предуралья.

Оптимизация различных способов смешения позволит повысить устойчивость и продуктивность лиственницы Сукачева на 19,5% по запасу, 14,4% по сохранности. Снижение затрат на создание лесосеменной базы, предотвращение гибели лесных культур от засухи, получение дополнительной древесины за счет увеличения среднего прироста на 6 м3/га по сравнению со средним по о всем экотипам (5,45 м /га) свидетельствует об экономической эффективности данной работы.

На защиту выносятся:

1. Закономерности роста испытательных культур лиственницы.

2. Продуктивность семенного потомства фитоценотических экотипов лиственницы в культурах.

Апробация. Основные результаты исследования доложены и обсуждены на ежегодных конференциях по итогам научно-исследовательских работ профессорско-преподавательского состава БГАУ (Уфа, 1995-1998), научно-практической конференции «Леса Башкортостана» (Уфа. 1997),

Публикации. По материалам исследования опубликовано 10 работ. Исследования выполнены в БГАУ в порядке разработки комплексной научно-технической проблемы «Эколого-лесоводственная основа воспроизводства лесов Республики Башкортостан».

Внедрение. Результаты исследования предназначены для лесокультурно-го производства и создания постоянной лесосеменной базы в РБ. На основе данных исследований составлены рекомендации по использованию семян лиственницы при лесовыращивании в Республике Башкортостан, которые одобрены НТС Минлесхоза Республики Башкортостан и рекомендованы к внедрению (11.02.1997 г.). Методика исследований может быть реализована при изучении испытательных и опытно-производственных культур. Результаты исследования внедряются в учебный процесс.

В сборе полевых материалов принимали участие студенты лесохозяйст-венного факультета, при почвенных описаниях и лесопатологической оценке насаждений - доценты Ишимьяров А.Ш. и Ганиев М.М., которым автор выражает свою благодарность.

Структура и объем диссертации.

Диссертация содержит 162 страниц машинописного текста, 49 таблиц, 15 рисунков; состоит из введения, 8 глав, заключения, списка использованной литературы из 250 наименований, в том числе 32 на иностранном языке, и приложений.

Заключение диссертации по теме «Лесные культуры, селекция, семеноводство», Андрианов, Петр Денисович

5. Результаты исследования позволяют рекомендовать производству в целях повышения продуктивности, устойчивости и средообразующей эффективности, а так же для снижения затрат по уходу создавать смешанные культуры лиственницы Сукачева лучших экотипов с липой мелколистной при однорядном смещении составом 1 ЛЗЛп со схемой размещения Л (5x2) Лп (5x0,75).

6. Использование ясеня обыкновенного для смешения с лиственницей Сукачева в условиях С2 Башкирского Предуралья недопустимо.

7. Ель обыкновенная мало устойчива в смешанных культурах с лиственницей Сукачева. Однако, с учетом того ,что она в структуре древостоя (по количеству) к 31 летнему возрасту занимает значительную долю (28,1%), а так же ее положительное влияние на темпы прироста лиственницы Сукачева по высоте и по диаметру после 25 летнего роста и развития насаждения, следует продолжить изучение данного древостоя.

Заключение и предложения.

В результате проведенных исследований выявлены закономерности роста семенного потомства различных фитоценотических экотипов в испытательных культурах лиственницы в условиях Башкирского Предуралья.

1. В условиях С2 Башкирского Предуралья лиственница Сукачева формирует высокобонитетные насаждения (16 - 1а классов бонитета), при условии учета соответствия местопроисхождения семян и места создания лесных культур. На класс бонитета большое влияние оказывает не только выбор экотипа, но и тип лесных культур. Наши исследования показывают, что для роста в высоту и по диаметру лучшие условия к 31 летнему возрасту сложились в варианте смешения лиственницы с липой мелколистной.

2. Климатические, эдафические, биоценотические и другие условия лесостепи Башкортостана, регулирующие продуктивность лиственницы Сукачева, вполне соответствуют ее биологическим требованиям. Перемещение семян экотипов лиственницы Сукачева для создания антропогенных лесных биогеоценозов в широтном направлении с юга допустима только в пределах не более 1°30'. Перенос же семян с севера в пределах 1°30' не оказал отрицательного действия на рост древостоя. Максимальная высота перемещения семян должна быть ограничена 850 м над уровнем моря.

3. Лучшей сохранностью в условиях С2 Башкирского Предуралья обладает потомство местных фитоценотических экотипов лиственницы Сукачева, лиственницы европейская, сибирская и широкочешуйчатая в данных условиях оказались неустойчивыми и выпали.

4. Из местных экотипов наибольшим показателем сохранности характеризуется экотип 3 (лиственничник на свежих и влажных сугрудках).

5. Среднепериодический прирост в высоту экотипов в условиях свежего сугрудка лесостепной зоны Башкирского Предуралья резко изменяется в зависимости от возраста, происхождения и типа лесных культур. Насаждения эко-типа 3 максимальное значение прироста в высоту достигают к 10-12 летнему, экотипа 1 - к 14-15 летнему, а экотипа 2 - к 20-22 летнему возрасту. Лучшие темпы и абсолютные конечные высоты имели древостой при совместном выращивании лиственницы Сукачева с липой мелколистной по сравнению с липой мелколистной и елью обыкновенной и особенно с ясенем обыкновенным.

6. Максимальное ускорение хода роста в высоту древостой всех групп экотипов достигали к 5 летнему возрасту, а минимальное - к 25 летнему. Денд-рохронологические ряды индексов приростов всех групп экотипов имеют два цикла со средней продолжительностью 11 лет (1970-1981 и 1981-1993 г.г.).

7. Депрессии текущих приростов и индексов приростов в высоту главным образом обусловлены засушливыми условиями отдельных годов выращивания, суровыми зимами, а так же циклом поздних весенних заморозков в сочетании с холодным и коротким вегетационным периодом.

8. Самые тесные корреляционно-регрессионные связи среднегодового прироста в высоту у всех групп экотипов были с ГТК за май- август, суммой активных температур воздуха за вегетацию и суммой осадков за апрель-июль месяцы. При множественных корреляционно-регрессионных анализах дисперсия дендрохронологических рядов по высоте, объяснимая изменениями этих параметров, в сумме составляет почти 60%.

9. Многообразие сочетания отзывчивости различных экотипов к условиям роста и развития затрудняет использование ксерогигрофильности в качестве комплексного признака для отбора. Однако данная методика дает возможность объективной оценки соответствия условий выращивания биологическим требованиям экотипов лиственницы Сукачева.

10. Абсолютные значения радиального прироста у всех экотипов тем выше, чем лучше метеорологические условия конкретного года роста. Мы установили, что во все засушливые годы и суровые зимы наблюдается снижение прироста у всех экотипов, при этом относительное снижение больше у экотипа 3, хотя абсолютные значения прироста всегда выше у насаждений данного экотипа. Теснота связи между радиальным приростом насаждения и климатическими факторами, ограничивающими рост древесины различных экотипов определяется соотношением основных климатических факторов. В экстремальных условиях (1972,1973, 1975, 1981, 1987, 1989 годы) эта связь обычно высокая, в оптимальных она слабая.

11. Ежегодный радиальный прирост лиственницы Сукачева, произрастающей на свежем сугрудке (С2), обладает определенной инерционностью и его изменения неадекватно кратковременно действующим факторам. Дендро-хронологический ряд за 31 год роста имеет три цикла, которые присущи всем экотипам, со средней продолжительностью 7-8 лет. Наличие общих циклов дает основание предположить, что на изменчивость радиального прироста деревьев различных экотипов в условиях С2 влияют одни и те же факторы, вероятно климатической природы.

12. Экотипы с высокой производительностью и высокими темпами роста в онтогенезе к 31 летнему возрасту обладают и высокой устойчивостью к Melampsoridium betulae Arth.

13. Для повышения продуктивности, устойчивости и средообразующей эффективности, а так же для снижения затрат по уходу необходимо создавать смешанные культуры лиственницы Сукачева лучших экотипов с липой мелколистной при однорядном смещении составом 1Л ЗЛп со схемой размещения JI ( 5-2 ) Лп ( 5х 0,75 ).

14. Использование ясеня обыкновенного для смешения с лиственницей Сукачева в условиях С2 Башкирского Предуралья недопустимо.

15. Ель обыкновенная мало устойчива в смешанных культурах с лиственницей Сукачева. Однако, с учетом того ,что она в структуре древостоя (по количеству) к 31 летнему возрасту занимает значительную долю (28,1%), а так же ее положительное влияние на темпы прироста лиственницы Сукачева по высоте и по диаметру после 25 летнего роста и развития насаждения, следует продолжить изучение данного древостоя.