CC BY
50
УДК 630*174.154:630*228.7
факторы плантационного ореховодства кедра сибирского
е. в. титов
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», 394087, г Воронеж, ул. Тимирязева, 8, Воронежская государственная лесотехническая академия
Излагаются факторы, определяющие орехопродуктивность плантаций кедра сибирского: лесотипологические и экологические свойства, географическая среда, антропогенные факторы. Приводится схема получения и использования отселектированного вегетативного материала - плюсовых деревьев и сортов-клонов, технология создания и организация экономической эффективности плантаций.
Ключевые слова: орехопродуктивные кедровые плантации, урожайность, вегетативное размножение, экологические факторы, очередность закладки плантаций, плюсовые деревья, сорта-клоны, экономическая эффективность.
Sets out the factors that determine orehoproduktivnost plantations of the Siberian cedar : lesotipologicheskie and environmental properties , the geographical environment , anthropogenic factors ITATION . The scheme for obtaining and using otselektirovannogo autonomic stuff - plus tree clones and varieties , technology creation and the Organisation for Economic efficiency plantations.
Keywords: orehoproduktivnye pine plantation yield, vegetative propagation , environmental factors , the order of bookmarks plantations , tree - plus- vya , varieties , clones , economic efficiency.
введение
В современном мире наряду с классическим лесоводством, связанным с лесопользованием в естественных насаждениях и в лесных культурах, активно развивается плантационное лесовыращивание. Оно предусматривает получение на целевых плантациях в большом объеме, в короткие сроки, в регулируемом режиме густоты определенной лесной продукции. В настоящее время 34 % древесины в мире заготавливается на лесосырьевых плантациях, и площадь их ежедневно увеличивается (Шутов с соавт., 2007).
Наивысший экономический эффект достигается при максимальном соответствии экологических и лесоводственных свойств древесной породы по-чвенно-климатическим условиям произрастания, при создании плантаций отселектированным материалом и при соблюдении оптимального режима густоты и размещения растений, обеспечивающих максимальную реализацию биологического потенциала хозяйственно-ценного признака.
Большая часть лесов России произрастает в зоне умеренного климата на средних по плодородию почвах, поэтому они отличаются невысокой средней продуктивностью. Вместе с тем, на обширной территории страны располагающейся на евро-азиатском континенте, в отдельных природно-лесорасти-тельных зонах и подзонах имеются значительные площади, где климатические факторы и плодородие почвы наиболее полно соответствуют экологии древесных пород. Здесь формируются наиболее производительные древостои (Р - II бонитета), и в этих лесорастительных условиях при плантационном ле-совыращивании возможно получать с единицы площади лесную продукцию в большом объеме и в ко-
роткие сроки. Примером могут служить плантации хвойных пород на северо-западе европейской части России. Они в 40-50-летнем возрасте продуцируют не менее 300-350 м3/га еловой балансовой древесины, в 60-70-летнем - 400-500 м3/га пиловочника (Шутов с соавт., 2007). Время выращивания этих сортиментов по сравнению с естественными древостоями сокращается, соответственно, в 1,9 и 1,5 раза.
В зависимости от биологических особенностей древесных пород и вида получаемой лесной продукции плантационное лесоводство многоцелевое.
У лесных пород, размножающихся семенным путем, семеношение, обеспечивающее сохранение вида, в меньшей мере, чем энергия роста, зависит от факторов внешней среды. В естественных популяциях по мере ухудшения почвенно-климати-ческих условий закономерно снижаются высота и диаметр древостоев, но постоянно имеется определенное количество особей с достаточно высокой семенной продуктивностью. Полиморфизм деревьев по урожайности гарантирует надежное семеноше-ние породы в различных лесорастительных зонах. Оно в значительной степени генетически обусловлено. Использование разнообразного по величине и динамике семеношения природного материала позволяет создавать в оптимальных условиях произрастания породы высокоурожайные и регулярно плодоносящие плантации. Прежде всего - орехо-продуктивные сосны кедровой сибирской или кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour). Это - главная орехопродуктивная порода России. На долю ее насаждений приходится около 80 % биологического урожая всех остальных орехоплодовых страны (сосны кедровой корейской, орехов рода Jungans, лещины (Corylus),
Кедровые орехи - высококалорийный, экологически чистый, сбалансированный продукт питания высокой биологической активности, обладающий разнообразными целебными свойствами, сырье для пищевой и кондитерской промышленности (Титов, 2007). В течение многих столетий они являлись важным экологическим ресурсом страны. Ежегодно в Сибири из заготавливали не менее 20 тыс.т. Промышленная рубка кедра для получения древесины, начавшаяся в 40-х годах ХХ века, резко сократила орехопромысловую базу. В настоящее время в оскудевшей кедровой тайге России успешный орехопро-мысел возможен лишь в отдельные годы. Объем заготовки кедровых орехов не превышает 1-2 тыс.т и не удовлетворяет постоянно высокий спрос на этот удивительной дар природы. Разрыв между биологической возможностью современной кедровой тайги и фактическим использованием ее богатств человеком постоянно возрастает. Сохранившиеся таежные кедровники имеют невысокую семенную продуктивность (50-150 кг/га), которая постоянно снижается по мере старения насаждений, прошедших апогей семеношения. Они труднодоступны. Орехопромысел в них связан с тяжелым физическим трудом и малопроизводителен в характерные для тайги среднеуро-жайные годы. Поэтому орехозаготовки проводятся нерегулярно и в небольших объемах, что обусловило в последние годы резкое подорожание их продукта: цена одного кг кедровых орехов в европейской части страны достигла 400-600 руб.
Возрождение регулярного и рентабельного производства кедровых орехов связывается с созданием надежной базы орехозаготовок. Ведущая роль в формировании новых высокоурожайных кедровых лесосадов принадлежит сортовому плантационному ореховодству.
результаты и их обсуждение
Продуктивность кедровой плантации зависит от трех основных факторов: 1 - внутренних, лесобиоло-гических и экологических свойств породы; 2 - внешних, экологических - географической среды - климата, почвы, рельефа, типа лесорастительных условий и 3 - внешних, создаваемых и регулируемых человеком при выращивании лесной продукции.
лесобиологические и экологические свойства
определяют вид лесной продукции и возможность ее получения на плантации в сокращенные сроки и в большом объеме. Орехопродуктивные плантации кедра сибирского должны отличаться ранним, регулярным и длительным плодоношением, невысоким уровнем индивидуальной изменчивости клонов по урожайности, долговечностью.
Семенная продуктивность у кедра сибирского изменяется с возрастом. После начала плодоношения урожай кедровых орехов интенсивно повышается. Достигнув апогея, он сохраняется в течение 40-60 лет, затем постепенно снижается, оставаясь на достаточ-
но высоком уровне еще 70-80 лет, после чего быстро убывает. Возраст достижения и продолжительность наивысшей орехопродуктивности имеют географический характер и зависят от почвенно-климатиче-ских и лесорастительных условий. В черневой тайге Северо-восточного Алтая и в черничных кедровниках северо-западной части Восточного Саяна апогей семеношения наступает, соответственно, в 220-225 и в 175-225 лет, продолжается до 280-290 и 250 лет, сохраняет довольно высокий уровень урожая до 340360 и 300-320 лет (Каляев, Криницкий, 1961; Ирош-ников, 1963).
Генеративные особенности материнских деревьев сохраняются при вегетативном размножении, а прививка позволяет значительно ускорить начало семе-ношения и время промышленного получения урожая кедровых орехов. В привитых черенках сохраняется и онтогенетическая стадийность маточников. Поэтому для обеспечения высокой и продолжительной урожайности орехопродуктивных плантаций плюсовые деревья следует клонировать в начале апогея семено-шения. Это позволяет использовать весь период экономически выгодной, наивысшей урожайности клона в течение не менее 80-100 лет.
Для кедра сибирского характерна высокая неравномерность урожаев по годам, проявляющаяся в смене высокоурожайных лет средне- и низкоурожайными. Строгой периодичности в репродуктивной деятельности не наблюдается. Особенности формирования урожаев в значительной мере зависят от генетической структуры популяции. Чем она неоднороднее по характеру семеношения деревьев, тем чаще урожаи и выше вероятность наличия в ней генотипов с различной динамикой высокой урожайности - исходного материала для создания высокоурожайных орехопродуктивных плантаций с регулярным семе-ношением.
Эффективность семеношения кедра сибирского связана с репродуктивной специализацией деревьев по типу сексуализации и их взаимодействием. Высокоурожайные генотипы женского полового типа отличаются слабой пыльцевой продуктивностью. В естественных условиях надежность перекрестного опыления с ними обеспечивают средне-и низкоурожайные особи смешанного и мужского полового типа, образующие огромную массу жизнеспособной пыльцы. Половые типы деревьев биологически разнокачественны и высоко генетически обусловлены (Титов, 2004). Их функциональную специфичность необходимо учитывать при создании высокоурожайных орехоплодовых плантаций.
Географическая среда, прежде всего, климат и почвенно-грунтовые условия во многом определяют степень реализации породой на плантации внутренних, лесобиологических свойств, в т.ч. характер семеношения и величину урожаев.
К большинству экологических факторов кедр сибирский не представляет высоких требований. Единственной его экологической прихотью являет-
ся потребность в повышенной влажности, особенно воздуха - не менее 45 % относительной среднемесячной и 60 % среднегодовой. Теневынослив, но лучше растет, раньше, обильнее и регулярнее плодоносит на свету. Поэтому его деревья на орехо-продуктивных плантациях не должны испытывать затенения с молодого возраста. Зимостоек, мало требователен к теплу и к почвам. Наилучшего развития деревья достигают на плодородных, глубоко дренированных, аэрированных и увлажненных суглинистых и супесчаных почвах, с хорошо выраженной структурой. Здесь у них развиваются мощные корни якорного типа, проникающие вглубь на 2-3 м. У свободно стоящих кедров корни выходят далеко за пределы проекции кроны, равномерно занимая площадь.
Благодаря невысокой требовательности кедра сибирского к большинству экологических факторов, высокой наследственной обусловленности показателей урожайности в вегетативном потомстве, орехопродуктивные плантации следует создавать путем клонирования ценных генотипов в наиболее производительных для породы лесорастительных условиях, как в естественном ареале вида, за исключением округов северной тайги Западно-Сибирской и Уральской провинций, так и в районах успешной интродукции, прежде всего, в зоне хвой-но-широколиственных лесов европейской части России. Установлена очередность их закладки с учетом орехопродуктивности кедра в различных природно-климатических зонах (Титов, 2008).
Наивысшей семенной продуктивностью (200360 кг/га) кедр сибирский отличается в зоне экологического оптимума и повышенного полиморфизма вида, который находится в южно-таежной подзоне равнинных лесов Западной Сибири и в низкогорном (черневом) поясе Алтае-Саянской горной области (до 800 м над ур. моря). Здесь, в первую очередь, необходимо закладывать орехо-продуктивные плантации. Во вторую очередь их рекомендуется создавать в среднегорье (800-1200 м над ур. моря) данной области, в округе южной тайги Западно-Сибирской равнины, в поясе пих-тово-кедровой тайги округа Восточного Саяна, где средняя орехопродуктивность плантаций будет примерно на 20-23 % ниже. В третью очередь их можно закладывать в зоне средней тайги Западно-Сибирской провинции, восточного и западного склонов Среднего Урала и прилегающей равнины, где они будут отличаться невысокой продуктивностью и нерегулярностью семенных лет.
Для повышения орехопродуктивности и стабилизации урожаев на плантациях в районах южной и средней тайги следует использовать при их создании не только местный ценный генофонд кедра сибирского, но и выдающиеся по показателям семенной продуктивности особи с различной динамикой семеношения из районов зоны экологи-
ческого оптимума вида и среднегорья Алтае-Саян-ской горной области.
внешние антропогенные факторы связаны с деятельностью человека. К ним относятся: 1 - получение отселектированного материала и выбор способа его размножения на плантации; 2 - технология создания и содержания плантации; 3 - организация ее экономической эффективности.
Для получения на плантации высоких урожаев кедровых орехов в короткие сроки используется высокопродуктивный отселектированный материал. Способ его размножения выбирается с учетом степени генетической обусловленности хозяйственно-ценного признака. Урожайность в семенном потомстве наследуется очень слабо (к2 = 5-10 %) (Форде, 1981, Жученко, 1980). Существенно повышается ее наследуемость при вегетативном размножении. Оно позволяет сохранить чистоту генотипа, его хозяйственно-ценные свойства в различных условиях произрастания, получить в необходимом количестве посадочный материал, ускоряет плодоношение и поэтому широко используется при плантационном ореховодстве. Основным способом создания орехопродуктивных кедровых плантаций является прививка черенков с высокоурожайных генотипов различной селекционной ценности: плюсовых и сортов-клонов. Схема выявления таких особей и использование их вегетативного материала для закладки плантаций повышенной урожайности включает выполнение следующих этапов: 1 - отбор в лучших популяциях по фенотипу плюсовых по общей семенной продуктивности деревьев; 2 - клоно-вое их испытание на урожайность; 3 - выявление высокоурожайных генотипов, соответствующих требованиям плюсовых; 4 - выделение среди них выдающихся, элитных особей - сортов-клонов; 5 -клонирование сортов-клонов и высокоурожайных плюсовых деревьев, проверенных по клоновому потомству (рис.).
Получение отселектированного материала у кедра сибирского - довольно длительный процесс. Урожайность и динамику семеношения клонов у этой породы можно объективно оценить в возрасте устойчивого семеношения, при формировании не менее трех высоких урожаев, в оптимальных условиях произрастания - в 25-35 лет. Для последовательного выполнения всех необходимых этапов селекции и выявления среди клонового потомства плюсовых деревьев лучших генотипов, соответствующих критериям «плюсовости», т. е. у которых фенотипические признаки высокой урожайности высоко генотипически обусловлены, потребуется не менее 25 лет. Для проведения конкурсного испытания среди лучших генотипов и выделения элиты (сортов-клонов) - еще 5-10 лет. Сорт-клон - вегетативное потомство элитного дерева с выдающейся урожайностью, максимально сохраняемой в различных экологических условиях.
История сортового ореховодства кедра сибирского сравнительно короткая. Программа генетического улучшения лесов путем выведения и использования сортов на семенную продуктивность планомерно выполняется в Горном Алтае с 70-х годов ХХ века (Титов, 2010). К настоящему времени пока выделены проф. Титовы Е. В., утверж-
дены и допущены к использованию Госкомиссией РФ по испытанию и охране селекционных достижений первые два сорта-клона по общей семенной продуктивности «Кедроградский» и «Романтик», проходят конкурсные испытания еще два кандидата в сорта-клоны «Сибиряк» и «Надежда» (Титов, 2012).
Лучшее популяции
отбор
Плюсовые деревья по фенотипу
черенки для прививки
Клонобо-
испытательные ЧАЛАЛАЛЛЛЛЛЛЛАЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛЛА*
илнтаппн
отбор
Лучшие клоны (плюсовые деревья по генотипу)
конкурсное испытание
Элита -сорта-клоны
черенки для прививки
Архив (сад) сортов-клонов
черенки для прививки
Орехопрол^ктнвные плантации
черенки для прививки
Элитные орехопрол^к-тивные планташш
Рисунок - Схема получения и использования вегетативного материала для закладки орехопродуктивных плантаций кедровых сосен
Использование их вегетативного материала без ущерба для материнских (плюсовых) деревьев и клонов позволяет создавать один раз в три года по два-три гектара элитных орехопродуктивных плантаций (170-200 прививок/га). Поэтому пока не активизируется работа по сортовому ореховодству и не появятся новые сорта-клоны, основой для закладки орехопродуктивных промышленных плантаций будут служить плюсовые деревья и их вегетативное потомство (испытательные культуры), показавшие лучшие результаты при клоновом испытании. Это - особи, у которых высокая урожайность, как индивидуальное свойство генотипа, тесно связана с их фенотипом и слабо подвержена влиянию внешней среды. Урожай
кедровых орехов на их клоновых плантациях будет не менее, чем на 70 % выше, нежели при клонировании средних по семенной продуктивности деревьев.
По мере формирования сортовой базы станут создаваться элитные орехопродуктивные плантации, как венец отечественных селекционных достижений. Они явятся основой для плантационного промышленного и индивидуального ореховодства кедровых сосен. Использование высокоурожайных сортов-клонов позволяет повысить орехопродуктивность плантаций не менее, чем на 25-28 % по сравнению с плантациями, созданными клонированием лучших плюсовых деревьев.
Формирование сортовой базы, наряду с закладкой испытательных клоновых плантаций в различных
экологических условиях, предусматривает создание маточников ценных форм и сортов с целью массового получения привойного сортового материала для промышленного ореховодства.
Технология создания и содержания орехопродуктив-ных плантаций должна обеспечить регулярное получение максимального количества товарного (пищевого) кедрового ореха в короткие сроки. Она предусматривает создание чистых по составу, одновозрастных насаждений, в которых деревья располагаются параллельными и прямолинейными рядами. Это позволяет механизировать обработку почвы в полосах возле саженцев, проводить сенокошение и удалять возобновившиеся древесно-кустарниковые породы в междурядьях, вносить удобрения, использовать транспортные средства и подъемники для сбора шишек.
Урожайность плантации во многом зависит от подбора и размещения клонов. Основная масса полнозернистых семян у кедровых сосен формируется в результате перекрестного опыления. Потенциальная семенная продуктивность высокоурожайных особей максимально реализуется при взаимодействии со среднеурожайны-ми: урожай семян выше в среднем на 30 % нежели при переопылении высокоурожайных генотипов. Поэтому на плантациях, удаленных от источников естественного опыления (кедровых насаждений, отдельных взрослых деревьев кедра), необходимо размещать клоны различного (противоположного) полового типа и урожайности: женского, обильноплодоносящие, отличающиеся слабой пыльцевой продуктивностью, и смешанного, среднеурожайные, стабильно продуцирующие большое количество пыльцы повышенной жизнеспособности, в соотношении 3:1. При близком расположении надежных естественных опылителей, на плантации возможно клонировать преимущественно плюсовые по обилию высококачественных семян деревья.
Для повышения эффективности опыления сроки цветения первых должны совпадать со временем пыле-ния опылителей. Во избежание экологической изоляции, нарушающей переопыление, прививают клоны из одного географического района или высотно-экологического пояса. Получение регулярных урожаев на плантации достигается при размещении высокоурожайных клонов с различной динамикой семеношения (Титов, 2007).
Деревья на плантации должны размещаться свободно, не смыкаться кронами в ближайшие 60-80 лет. В ряду - через 8 м, между рядами - через 7 м, в шахматном порядке. При свободном стоянии у них отсутствует жесткая конкуренция за элементы питания, развивается высокоопущенная, широкая крона и протяженный, насыщенный плодоносящими побегами, генеративный ярус - основа для формирования высоких урожаев в условиях достаточного освещения и опыления.
При создании плантаций привитым отселектиро-ванным материалом количество высаживаемых растений равняется конечному.
Соблюдение всех этих условий обеспечивает максимальную реализацию урожайности высокоурожайных клонов и позволяет получить первый промышленный урожай кедровых орехов (40-60 кг/га) в 11-14-летнем
возрасте. К 15-17 годам их увеличивается до 100-150 кг, к 20-25 годам - до 200-320 кг, значительно, не менее, чем вдвое, превышая среднюю орехопродуктивность лучших 200-летних таежных кедровых насаждений. В последующие 20-30 лет прогнозируется превышение показателей и припоселковых кедровников.
Организация экономической эффективности плантаций должна обеспечить максимально возможное снижение затрат на получение и реализацию кедровых орехов. Она включает: 1 - территориальную близость и доступность плантаций к потребителю продукции, к месту проживания обслуживающего персонала и концентрации техники; 2 - наличие квалифицированных кадров; 3 - высокий уровень механизации всех трудоемких работ; 4 - систематическую подкормку (1 раз в 5 лет) растений минеральными удобрениями; 5 - надежную охрану от пожаров и круглосуточную, в период созревания орехов и шишек, от самовольного сбора.
Затраты на создание 1 га плантации при реализации урожая семян в качестве товарного (пищевого) ореха окупаются через 25-27 лет, при сбыте их, как элитных семян, на 5 лет раньше. Экономически выгодный период эксплуатации плантации - не менее 80-100 лет.
Плантационное ореховодство кедра сибирского на селекционной основе обеспечивает организацию и функционирование прибыльных целевых хозяйств в определенных лесорастительных условиях, устойчивое и рентабельное получение товарного (пищевого) и элитного (семенного) кедрового ореха и поэтому его можно считать иснновационным.
библиографический список
Жученко А. А. Экологическая генетика культурных растений / А. А. Жученко.- Кишинев, 1980.- 570 с. Ирошников А. И. Плодоношение кедровых лесов в северозападной части Восточного Саяна / А. И. Ирошников // Плодоношение кедра сибирского в Восточной Сибири.
- М. : АНСССР, 1963. - С. 93-103.
Каляев А. И. Биологические основы орехопродуктивности в кедровых лесах Северо-Восточного Алтая / А. И. Каляев, В. В. Криницкий // Тр. Алтайского госзаповедника. - Горно-Алтайск, 1961. - Вып. 3. - С. 122-135. Титов Е. В. Плантационное лесовыращивание кедровых сосен / Е. В. Титов. - Воронеж: ВГЛТА, 2004. - 165 с. Титов Е. В. Кедр - царь сибирской тайги / Е. В. Титов. - М.: Колос.- 176 с.
Титов Е. В. Районирование орехопродуктивных плантаций кедра сибирского в России / Е. В. Титов // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений.
- Красноярск: СибГТУ, 2008. - С. 106-109.
Титов Е. В. Реализация селекционной программы кедра сибирского на семенную продуктивность в Горном Алтае / Е. В. Титов // Хвойные бореальной зоны. - 2010. -Т. 27. - № 1-2. - С. 194-198. Титов Е. В. Плантационное лесоводство / Е. В. Титов. - Воронеж: ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2012. - 127 с. Форде Г. И. Грецкий орех / Г. И. Форде // Селекция плодовых растений. - М.: Колос, 1981. - С. 596-617. Шутов И. В. Плантационное лесоводство / И. В. Шутов, И. А. Маркова, А. Я. Омельченко и др. - СПб: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. - 366 с.
Поступила в редакцию 24.12.13 Принята к печати 03.10.14
