Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

СЕЛЕКЦИЯ И ГИБРИДИЗАЦИЯ БЕРЕЗЫ ПОВИСЛОЙ В УСЛОВИЯХ СУХОЙ СТЕПИ ЮГО-ВОСТОКА ЕВРОПЕЙСКОЙ ТЕРРИТОРИИ РОССИИ

Иозус А.П. 1 Завьялов А.А. 1
1 Камышинский технологический институт (филиал) ГОУ «Волгоградский государственный технический университет»
Для смягчения негативного влияния процессов глобального потепления, выражающихся в ухудшении климатических условий, массовой гибели неадаптированных видов и форм древесной растительности, необходимо активизировать селекционную работу и выделить устойчивые виды и формы одной из основных пород защитного лесоразведения – березы. В настоящее время в мировой науке и практике одним из перспективных направлений считается гибридизация. В статье приводятся материалы по гибридизации березы в России и перспективы использования гибридов в сухой степи Нижнего Поволжья. Береза – одна из самых хозяйственно ценных пород отечественных и мировых лесов. Насчитывается множество видов, форм и гибридов. Широко применяется в защитных и озеленительных насаждениях юго-востока европейской территории России. Сравнительный анализ показал, что продольно-трещиноватая форма характеризуется меньшим потреблением влаги, более устойчива к засухе, переносит слабое засоление и хорошо растет в лесных полосах на южных черноземах, а ромбовидно-трещиноватая форма березы бородавчатой отличается повышенным потреблением влаги в сухих местообитаниях, малоустойчива, ее можно выращивать только в более северных районах. 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.
гибридизация
береза
лесосеменные плантации
устойчивость
долговечность
генетическая оценка
1. Проект государственного доклада Минприроды России о состоянии и охране окружающей среды в 2017 году // Министерство природных ресурсов и экологии РФ [Электронный ресурс]. URL: http://www.mnr.gov.ru (дата обращения: 24.12.2018).
2. Иозус А.П., Крючков С.Н., Морозова Е.В. Селекция и репродукция древесных пород для защитного лесоразведения: монография. Волгоград: ВолгГТУ, 2016. 184 с.
3. Царев А.П. Программы лесной селекции в России и за рубежом: монография. М.: Изд-во Московского гос. ун-та леса, 2013. 164 с.
4. Семенютина А.В., Костюков С.М., Кащенко Е.В. Методы выявления механизмов адаптации древесных видов в связи с их интродукцией в засушливые регионы // Успехи современного естествознания. 2016. № 2. С. 103–109.
5. Научно-методические указания по сортоводству деревьев и кустарников для защитного лесоразведения в аридных регионах. Волгоград: ВНИАЛМИ, 2013. 51 с.
6. Альбенский А.В. Селекция древесных пород и семеноводство. М.: Гослесбумиздат, 1959. 306 с.
7. Яблоков А.С. Селекция древесных пород. М., 1962. 487 с.

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: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=12673 (дата обращения: 06.03.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074