CC BY
34
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 630*181.52
DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.2.9
ОТБОР ДЕРЕВЬЕВ КЕДРА СИБИРСКОГО
ВЫСОКОЙ РЕПРОДУКТИВНОЙ СПОСОБНОСТИ
НА ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ЛЕСОСЕМЕННОЙ ПЛАНТАЦИИ
Р.Н. Матвеева1, д-р с.-х. наук, проф. Л.И. Милютин2, д-р биол. наук, проф. О.Ф. Буторова1, д-р с.-х. наук, проф. Н.П. Братилова1, д-р с.-х. наук, проф.
1 Сибирский государственный технологический университет, пр. Мира, д. 82, г. Красноярск, Россия, 660049; е-mail: selekcia@sibgtu.kts.ru 2Институт леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН, Академгородок, 50/28, г. Красноярск, Россия, 660036; е-mail: milyutin@ksc.krasn.ru
Важнейшее направление селекции кедра сибирского (Pinus sibirica Du Tour) - отбор популяций и генотипов на обильные урожаи и качество семян. На географической лесосе-менной плантации, созданной посадкой 16-летних саженцев, проанализировано образование шишек и микростробилов у кедра сибирского за 32-летний период (1983-2014 гг.). Анализ проводился с учетом географического происхождения материнских популяций и индивидуальных особенностей генотипов отдельных деревьев. Материнские насаждения отличались географическим происхождением (от 50°12' до 61°00' с.ш., от 85°33' до 90°36' в.д.), высотными поясами (от 100 до 1700 м над уровнем моря), классами возраста (V-VII), типами леса и составом. Сравнивалось формирование шишек у потомства контрастных географических происхождений: бирюсинского (местного), алтайского, ярцевского, лениногорского. У потомств бирюсинского и алтайского происхождений отмечена большая встречаемость деревьев с ранним образованием шишек. Замедленное вступление деревьев в семеношение установлено у деревьев высокогорного лениногорского происхождения. К возрасту 49 лет 4,9...26,7 % деревьев всех происхождений еще не вступили в репродуктивную стадию развития. Первоначально на деревьях формируются по 1.3 шишки. В последующем их число увеличивается, составляя в 50-летнем возрасте в лениногорском, ярцевском, алтайском и бирюсинском вариантах соответственно в среднем 13,5; 16,4; 17,9 и 18,0 шт. Наименьшее количество шишек отмечено у потомства лениногорского (высокогорный район Казахстана) происхождения.
Для цитирования: Матвеева Р.Н., Милютин Л.И., Буторова О.Ф., Братилова Н.П. Отбор деревьев кедра сибирского высокой репродуктивной способности на географической лесосеменной плантации // Лесн. журн. 2017. № 2. С. 9-20. (Изв. высш. учеб. заведений). DOI: 10.17238^^536-1036.2017.2.9
В потомстве каждого происхождения проявляется значительная индивидуальная изменчивость, что позволило отобрать отдельные деревья, отличающиеся ранним и обильным образованием шишек и побегов с микростробилами. Деревья одинакового возраста, произрастающие на плантации при хорошем освещении, дифференцируются на быстрорастущие и раннего репродуктивного развития, причем эти показатели не коррелируют между собой. Количество урожайных деревьев (200 шишек и более) зависит от географического происхождения и колеблется от 11,6 до 37,0 % в разных вариантах. Выделены многошишечные формы с расположением на побеге по 4-5 шишек «в пучке». Отобранные деревья предназначены для вегетативного размножения и создания лесо-семенных плантаций, отличающихся повышенной семенной продуктивностью.
Ключевые слова: кедр сибирский, плантация, географические происхождения, отбор, урожайность, шишки, микростробилы.
Введение
Кедр сибирский, или сосна кедровая сибирская (Pinus sibirica Du Tour), -один из главных лесообразующих видов в нашей стране. Наряду с отбором на стволовую продуктивность важнейшим направлением его селекции является отбор популяций и генотипов на обильные урожаи и высокое качество семян [1, 7, 8, 12, 15-17 и др.].
Цель наших исследований - изучение особенностей репродуктивного развития за 32-летний период (с 19- до 51-летнего возраста) деревьев кедра сибирского разного географического происхождения, произрастающих на географической лесосеменной плантации «Метеостанция», которая была создана в 1979 г. на территории Караульного участкового лесничества Учебно-опытного лесхоза Сибирского государственного технологического университета (юг Средней Сибири). В качестве посадочного материала использованы 16-летние растения. Схема посадки 5^5 м. Саженцы были выращены из семян, заготовленных в насаждениях разных мест произрастания.
В задачи исследований входили: анализ возрастной динамики образования генеративных органов; селекционная оценка деревьев; выделение особей кедра сибирского, отличающихся ранним обильным семеношением и повышенной пыльцевой продуктивностью; установление связи этих показателей с географическим происхождением изучаемых деревьев.
Исследования проводили на одних и тех же объектах многолетней возрастной динамики семеношения и мужского «цветения» кедра сибирского. Такой подход позволил дать объективную всестороннюю оценку отбираемых генотипов и популяций [5]. «При отборе плюсовых деревьев для формирования промышленных орехоплодовых плантаций, наряду с обилием урожая и качеством семян, важное значение имеют и такие признаки, как стабильность плодоношения, раннее вступление в половую репродукцию, одновременность фаз цветения и пыления, сроки созревания шишек, пищевые и товарные качества семян. Определенное сочетание отдельных форм деревьев на таких плантациях позволяет создать оптимальные условия как для пыльцевого режима, так и для сбора шишек. Характерная особенность отбора плюсовых деревьев
на урожайность семян - необходимость повторной или даже многократной оценки отдельных признаков» [9, с. 124].
Объекты и методы исследования
Объектом исследований являлась географическая плантация кедра сибирского. Как известно [2], у кедра сибирского дифференциация географически удаленных популяций не столь велика, как у других видов хвойных с достаточно большим ареалом, что обусловлено сравнительно узкой экологической нишей его произрастания. Четкие различия по показателям роста и репродукции отмечены в потомствах деревьев разных видов из контрастных регионов [18-20]. Нами изучались особенности репродукции деревьев четырех контрастных географических происхождений: бирюсинского (местного), алтайского, лениногорского и ярцевского. Материнские насаждения отличались районами произрастания (географические координаты от 50°12' до 61°00' с.ш., от 85°33' до 90°36' в.д.; высотные пояса от 100 до 1700 м над уровнем моря (у. м.)), классами возраста (V-VII), типами леса и составом насаждений (табл. 1).
Следует также отметить, что исследования геногеографии кедровых сосен [14] выявили генетические различия между популяциями кедра сибирского, расположенными в районах произрастания изучаемых материнских насаждений.
Количество шишек и побегов с микростробилами на дереве определяли визуально с помощью бинокля по методике Т.П. Некрасовой [13]. В годы обильного образования шишек и микростробилов подсчитывали количество побегов с микростробилами и шишками и их среднее значение на ветви. Полученные показатели позволяли установить наличие шишек и побегов с микростробилами в целом на дереве. Сравнивали многолетнюю удельную энергию семеношения по количеству шишек за последние 10 лет, деленному на диаметр ствола на высоте 1,3 м.
Статистическую обработку данных проводили с использованием пакетов прикладных программ Microsoft Excel.
Таблица 1
Характеристика материнских насаждений кедра сибирского разного географического происхождения
Географическое происхождение Республика, край Координаты Высота Класс Состав
с.ш. в.д. над у. м., м бонитета возраста Тип леса насаждения
Алтайское Алтай 51°50' 85°54' 700 III V Ктр 5К3П2Б
Бирюсинское Краснояр-
(местное) ский 56°00' 90°30' 300 III V Крт 7К2Е1П
Лениногор- Казах-
ское стан 50°12' 85°33' 1700 III VII Ккисл 10К
Ярцевское Красноярский 61°00' 90°36' 100 III VI Кпойм 10К
Результаты исследования и их обсуждение
В ходе исследования установлено, что образование шишек у единичных деревьев, произрастающих на плантации, наблюдалось с 19-летнего биологического возраста. Встречаемость таких деревьев по вариантам опыта колебалась от 0,7 до 4,3 %. По данным Д.М. Гиряева и М.Ф. Петрова [6], на лесосеменной плантации кедра сибирского в Волгоградской области активное вступление растений в репродуктивную стадию отмечалось в возрасте 17.. .19 лет. В Томской области в стадию семеношения вступили 13,3 % деревьев в возрасте 19.21 год [3].
Наибольшее количество деревьев, сформировавших шишки в начальный период (19.24 года), отмечено в потомстве популяций алтайского и би-рюсинского происхождений (табл. 2).
Таблица 2
Количество (%) деревьев кедра сибирского разного географического происхождения, образовавших шишки в 19-51-летнем возрасте
Географическое происхождение Возраст, лет
19 19.24 19.29 19.34 19.39 19.44 19.49 19.51
Алтайское 4,3 9,3 9,3 37,4 77,9 80,0 84,2 99,2
Бирюсинское 2,4 5,7 17,2 51,3 92,5 95,1 95,1 100,0
Лениногорское 0,7 4,7 8,7 28,7 53,3 57,3 73,3 98,2
Ярцевское 1,0 3,0 9,9 44,6 76,2 84,2 88,1 98,9
Как видно из табл. 2, начиная с 25-летнего возраста, лидирующие позиции по образованию шишек занимают деревья бирюсинского происхождения. На всех возрастных этапах отстают по срокам вступления в семеношение деревья лениногорского происхождения, материнская популяция которых произрастает на высоте 1700 м над у. м. В 49-летнем возрасте часть деревьев всех происхождений еще не вступила в стадию репродуктивного развития. Наибольшая встречаемость таких деревьев (26,7 %) отмечена у потомства ле-ниногорского происхождения. За 51-летний период практически все деревья (98,2. 100,0 %) формировали шишки.
Периодичность семеношения деревьев и количество шишек на дереве по вариантам отличается значительно (табл. 3).
Таблица 3
Количество урожайных лет и шишек у деревьев кедра сибирского разного географического происхождения (2000-2014 гг.)
Географическое происхождение Количество урожайных лет Число шишек, шт.
Хср ±т х ср ±а СУ, % Р, % W при Ю5 = 1,96 Хср % к Хсв
Алтайское 9,5 0,24 2,56 26,9 2,5 1,33 138,3 101,3
Бирюсинское 9,3 0,42 3,07 33,0 4,5 1,33 121,9 89,3
Лениногорское Ярцевское 7,1 10,0 0,26 0,29 2,78 2,82 39,2 28,2 3,7 2,9 7,56 88,1 197,7 64,5 144,8
Среднее значение 9,0 - - - - - 136,5 100,0
За 15-летний период наиболее часто урожайные годы были у деревьев ярцевского происхождения. В этом варианте отмечается и наибольшее образование шишек (144,8 % в сравнении со средним значением). Более продолжительный межурожайный период был у деревьев лениногорского происхождения, что сказалось и на числе шишек (64,5 %) за 15 лет.
Отмечено, что первоначально на деревьях формируются по 1.. .3 шишки. В последующем их число увеличивается и в 50-летнем возрасте в лениногор-ском, ярцевском, алтайском и бирюсинском вариантах в среднем составляет соответственно 13,5; 16,4; 17,9 и 18,0 шт. Таким образом, наибольшее количество шишек на 50-летних деревьях сформировалось у потомства местной (би-рюсинской) и алтайской популяций, расположенных в условиях, оптимальных для кедра сибирского. Низкая урожайность выявлена у потомства лениногор-ского (высокогорный район Казахстана) происхождения. Следует отметить, что на географической плантации кедра сибирского, расположенной вблизи от изучаемого нами объекта (в Красноярской лесостепи), потомство того же ленино-горского происхождения, но из низкогорья, характеризовалось хорошим семе-ношением при среднем количестве шишек 16,8 шт. [11]. Следовательно, при изучении географической изменчивости кедра сибирского необходимо учитывать не только географическую, но и высотно-поясную зональность.
При аттестации плюсовых деревьев, отобранных по семенной продуктивности в разновозрастных насаждениях, рекомендуют использовать такой показатель, как многолетняя удельная энергия семеношения (МУЭС). На плантации, в условиях, когда деревья одинакового возраста произрастают на большом расстоянии друг от друга при хорошем освещении, происходит их дифференциация на быстрорастущие и урожайные, причем часто эти показатели не коррелируют между собой. Так, число шишек в бирюсинском варианте больше, чем в лениногорском, однако из-за большого диаметра ствола деревьев бирюсинского происхождения МУЭС почти одинакова.
При наибольшей урожайности деревьев ярцевского происхождения среднее значение их диаметра отстает на 18,6 % от данного показателя у деревьев местного происхождения. МУЭС (за 10 лет) варьировала от 0,31 шт./см у деревьев бирюсинского происхождения до 0,62 шт./см у ярцевского (табл. 4.)
Таблица 4
Диаметр ствола и многолетняя удельная энергия семеношения у деревьев кедра сибирского разного географического происхождения
Географическое происхождение Хср, см ±тХ , см ср С^ % Р, % tфaкг при Ю5 =1,96 МУЭС, шт./см
Алтайское 25,4 0,54 23,5 2,1 4,94 0,38
Бирюсинское 29,0 0,49 12,2 1,7 - 0,31
Лениногорское 21,2 0,51 26,7 2,4 11,03 0,32
Ярцевское 23,6 0,45 17,8 1,9 8,12 0,62
Шишки на побеге «в пучке» располагаются по 1.6 штук. Установлено, что «многошишечность» у деревьев проявляется не ежегодно, поэтому для отбора деревьев по этому показателю необходимы многолетние наблюдения. Повышенной урожайностью семян обычно отличаются деревья без длительных межурожайных периодов.
Географическая изменчивость проявляется и по такому показателю, как количество побегов с микростробилами (табл. 5).
Таблица 5
Среднее количество побегов с микростробилами на 49-50-летних деревьях кедра сибирского разного географического происхождения
Географическое происхождение 49 лет 50 лет За 2 года
шт. % к Хсв шт. % к Хсв шт. % к Хсв
Алтайское 389,1 107,8 486,0 115,9 875,1 112,2
Бирюсинское 358,5 99,3 445,7 106,3 804,2 103,1
Лениногорское 287,2 79,5 385,3 80,0 622,5 79,8
Ярцевское 409,6 113,4 409,5 97,7 819,1 105,0
Среднее значение 361,1 100,0 419,2 100,0 780,2 100,0
Наибольшее количество побегов с микростробилами за 2 года было отмечено на деревьях кедра бирюсинского, ярцевского и алтайского происхождений. Достоверно меньший показатель наблюдался у деревьев лениногор-ского происхождения.
Учитывая, что на одном дереве формируется в среднем 54,5 г пыльцы [4, 10], а количество деревьев с микростробилами составляет 86.98 %, то количество продуцируемой пыльцы на 1 га равно 20,1 кг.
В связи с высокой индивидуальной изменчивостью значений показателей генеративных органов среди деревьев каждого географического происхождения были отобраны особи, лидирующие по показателям семеношения. Характеристики трех таких деревьев каждого происхождения приведены в табл. 6.
Максимальное число шишек было на дереве № 42 ярцевского происхождения. Превышение над средним значением составило 4,6 раза. Это дерево давало урожай шишек 14 раз за 15-летний период. Шишки на побеге данного дерева располагались по 1.3 шт. Однако, являясь лидером по урожайности, это дерево образует минимальное количество пыльцы, т. е. оно формируется по женскому типу развития. Отмечено, что количество урожайных деревьев (более 200 шишек за 15-летний период) меняется в зависимости от географического происхождения и составляет 11,6 % в лениногорском и 37,0 % в ярцевском вариантах. Количество высокоурожайных деревьев бирю-синского и алтайского происхождений составляет соответственно 18,5 и 20,2 %. Среди отселектированных деревьев встречаются многошишечные формы (№ 40 ярцевского, № 139 алтайского, № 66 бирюсинского, № 174 лениногорского происхождений и др.) с расположением на побеге по 4-5 шт. шишек в пучке.
Таблица 6
Характеристика отселектированных по семеношению деревьев кедра сибирского разного географического происхождения
№ дерева Число шишек за 15 лет Количество урожайных лет МУЭС за 10 лет Максимальное число шишек на побеге, шт. Количество побегов с микростробилами за 2 года
шт. % к Х, шт./см % к Хсв шт. % к Хсв
9 21 139 435 395 364 329,5 299,2 275,8 14 14 13 Алтайско 1,56 1,02 1,01 е 380,5 248,8 246,3 3 2 4 2612 789 2313 334,8 101,1 296,5
66 56 28 299 296 263 226,5 224,2 199,2 Б 13 13 15 ирюсинск 0,84 0,58 0,54 ое 204,9 141,5 131,7 4 3 2 361 588 2646 46.3 75.4 339,1
174 146 53 417 323 313 315,9 244,7 237,1 Ле 14 13 15 ниногорск 1,22 0,94 1,40 ое 297,6 229,3 341,5 4 3 3 648 1636 413 83,1 209,7 52,9
42 40 89 Среднее значение К кр 608 460,6 469 355,3 443 335,6 132,0 100,0 упношишечны 14 14 13 9,0 м особям Ярцевское 1,97 1,31 1,08 0,41 (длина ш 7 480,5 319,5 263,4 100,0 ишки 9 3 5 2 1,5 см и более 382 945 920 780,2 ) отнесен 49,0 121,1 117,9 100,0 ы от-
дельные деревья лениногорского (№ 29), ярцевского (№ 15, 79 и др.), бирю-синского (№ 7) и алтайского (№ 97) происхождений.
Выделены деревья с обильным мужским «цветением». В табл. 7 приведено по три экземпляра в каждом варианте, отселектированных по пыльцевой продуктивности с указанием образования шишек за 2 года.
По вариантам опыта деревья, образовавшие за два года 1500 и более побегов с микростробилами, распределились следующим образом: алтайское происхождение - 14,3 %, бирюсинское - 9,3 %, лениногорское - 8,0 %, ярцевское -6,5 %. Однако только часть лидирующих по этому показателю деревьев имеют и хорошее семеношение. Так, дерево № 31 бирюсинского происхождения, образовавшее побегов с микростробилами в 4,4 раза больше среднего значения, сформировало за весь период только 33 шишки, т. е. это дерево развивается по мужскому типу. Деревья № 9 алтайского, № 28 бирюсинского, № 144 ленино-горского происхождений и другие формируют наибольшее количество и шишек и пыльцы, что имеет большое значение при использовании таких генотипов на плантации, ориентированной на повышенную урожайность.
Таблица 7
Отселектированные по пыльцевой продуктивности деревья кедра сибирского разного географического происхождения
Географическое происхождение № дерева Количество побегов с микростробилами за 2 года Число шишек за 2 года, шт.
шт. % к ХСр
Алтайское 4 3670 470,4 274
136 3299 422,8 166
9 3222 413,0 435
Бирюсинское 31 3465 444,1 33
28 2646 399,1 263
14 2295 294,2 124
Лениногорское 144 3772 483,5 284
130 3200 410,2 131
107 3108 398,4 260
Ярцевское 35 2177 279,0 185
104 1999 256,2 151
101 1730 221,7 326
Среднее значение 780,2 100,0 132,9 -
Заключение
Как уже отмечалось, географическая дифференциация популяций у кедра сибирского проявляется слабее, чем у других видов хвойных. Однако результаты наших исследований показывают, что у контрастных географически удаленных популяций этот вывод не находит подтверждения. Выявлена достаточно сильная географическая и индивидуальная изменчивость кедра сибирского на географической плантации по таким показателям, как сроки вступления в репродуктивную стадию развития, возрастная динамика мужского «цветения» и семеношения.
Проведенные многолетние исследования позволили отобрать деревья, выделяющиеся по женскому и мужскому типам развития. Эти деревья представляют собой ценные генотипы, предназначенные для их размножения прививкой в целях создания лесосеменных плантаций, отличающихся повышенной урожайностью семян.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Братилова Н.П., Матвеева Р.Н., Орешенко С.А., Пастухова А.М. Изменчивость и отбор 42-45-летних деревьев сосны кедровой сибирской разного географического происхождения (зеленая зона г. Красноярска). Красноярск: СибГТУ. 2013. 133 с.
2. Брынцев В.А., Царев А.П., Погиба С.П., Лаура Н.В. Селекция сосны кедровой сибирской // Селекция лесных и декоративных древесных растений. М.: МГУЛ, 2014. С. 221-227.
3. Велисевич С.Н., Петрова Е.А. Рост и вступление в плодоношение деревьев орехоплодной плантации и производство культур кедра сибирского // Лесн. хоз-во. 2006. № 3. С. 39-40.
4. Водин А.В., Ступин А.Ю. Влияние густоты посадки на количество формируемой пыльцы у кедра сибирского // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений. Красноярск: СибГТУ, 2006. С. 53-56.
5. Воробьев В.Н., Воробьева Н.А., Горошкевич С.Н. Рост и пол кедра сибирского. Новосибирск: Наука, 1989. 167 с.
6. Гиряев Д.М., Петров М.Ф. Разведение кедра сибирского в Нечерноземной зоне РСФСР // Лесн. хоз-во. 1983. № 3. С. 63-65.
7. Горошкевич С.Н. Селекция кедра сибирского как орехоплодной породы // Лесн. хоз-во. 2000. № 4. С. 25-27.
8. Земляной А.И., Ильичев Ю.Н., Тараканов В.В. Межклоновая изменчивость кедра сибирского по элементам семенной продуктивности: перспективы отбора // Хвойные бореальной зоны. 2010. № 1-2. С. 77-82.
9. Ирошников А.И. Кедровые сосны // Селекция лесных пород. М: Лесн. пром-сть, 1982. С. 121-126.
10. Кузнецова Г.В. Изменчивость формирования микростробилов у клонов кедра сибирского разного происхождения // Актуальные проблемы генетики. 2003. Т. 1. С. 116-117.
11. Кузнецова Г.В. Рост, состояние и развитие кедровых сосен в географических культурах на юге Красноярского края // Хвойные бореальной зоны. 2010. Вып. 27, № 1-2. С. 102-108.
12. Матвеева Р.Н., Буторова О.Ф., Щерба Ю.Е. Влияние географического происхождения на репродуктивное развитие кедра сибирского на лесосеменной плантации за 24-летний период // Лесн. журн. 2011. № 4. С. 7-10. (Изв. высш. учеб. заведений).
13. Некрасова Т.П. Биологические основы семеношения кедра сибирского. Новосибирск: Наука, 1972. 274 с.
14. Политов Д.В. Генетика популяций и эволюционные взаимоотношения видов сосновых (сем. Pinaceae) Северной Евразии: дис. ... д-ра биол. наук. М., 2007. 432 с.
15. Правдин Л.Ф. Селекция и семеноводство кедра сибирского в Восточной Сибири // Плодоношение кедра сибирского в Восточной Сибири. М.: АН СССР, 1963. С. 5-21.
16. Титов Е.В. Орехопродуктивная плантация кедра сибирского повышенной генетической ценности в Республике Алтай // Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений. Красноярск: СибГТУ, 2009. С. 120-123.
17. Goncharenko G.G., Padutov V.E., Silin A.E. Allozyme Variation in Natural Populations of Eurasian Pines. II. Genetic Variation, Diversity, Differentiation and Gene Flow in Pinus Sibirica Du Tour in Some Lowland and Mountain Populations // Silvae Genetica. 1993. Vol. 42. No. 4-5. Pp. 246-253.
18. Matziris D.I. Genetic Variation and Realized Genetic Gain from Aleppo Pine Tree Improvement // Silvae Genetica. 2000. Vol. 49. No. 1. Pp. 5-10.
19. Sebbenn A.M., Boas O.V., Freitas M.L.M. Genetic Variation in an International Provenance-Progeny Test of Pinus caribaea Mor. var. bahamensis Bar. et Gol., in Sao Paulo, Brazil // Silvae Genetica. 2008. Vol. 57. No. 4-5. Pp. 181-187.
20. Silva J.C., Graudal L. Evaluation of an International Series of Pinus kesiya Provenance Trials for Growth and Wood Quality Traits // Forest Ecology and Management. 2008. Vol. 255. No. 8-9. Pp. 3477-3488.
Поступила 20.04.16
UDC 630*181.52
DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.2.9
Selection of High Reproductive Siberian Cedar Trees in the Geographic Seed Plantation
R.N. Matveeva1, Doctor of Agricultural Sciences, Professor
L.I. Milyutin2, Doctor of Biological Sciences, Professor
O.F. Butorova1, Doctor of Agricultural Sciences, Professor
N.P. Bratilova1, Doctor of Agricultural Sciences, Professor
Siberian State Technological University, pr. Mira, 82, Krasnoyarsk, 660049,
Russian Federation; e-mail: selekcia@sibgtu.kts.ru
2V.N. Sukachev Institute of Forest of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Akademgorodok, 50/28, Krasnoyarsk, 660036, Russian Federation; e-mail: milyutin@ksc.krasn.ru
The major breeding direction of Siberian pine (Pinus sibirica Du Tour) is the selection of populations and genotypes for the abundant yield and seed quality. We analyzed the formation of cones and microstrobiles of Siberian cedar (Pinus sibirica Du Tour) for a 32-year period (1983-2014) in a geographic seed plantation, established by 16-year-old seedlings planting. The analysis is conducted on the basis of geographical origin of parent populations and individual characteristics of genotypes of individual trees. Shelter woods differ by geographical origin (from 50°12' up to 61°00' N, from 85°33' up to 90°36' E), high-altitude zones (from 100 to 1700 m above sea level), age classes (V-VII), forest types and composition. The cones formation in offspring of contrasting geographical origins (Biryusinsk (local), Altai, Yartsev, Leninogorsk) is compared. Biryusinsk and Altai offspring are marked by the occurrence of trees with early formation of cones. Slow reproductive development is observed in trees of mountain Leninogorsky origin. 4.9...26.7 % of trees of all origins have not entered into the reproductive stage of development by the age of 49 years. Initially, 1...3 cones are formed in the trees. Subsequently, their number increases on an average up to 13.5, 16.4, 17.9 and 18.0 pcs. in Leninogorsk, Yartsev, Altai and Biryusinsk variants, respectively, by the age of 50. The lowest number of cones is observed in offspring of Leninogorsk origin (mountainous region of Kazakhstan). The offspring of each origin manifests a considerable individual variability, which allows us to select the individual trees, differing by the early, abundant formation of cones and shoots with microstrobiles. The trees of the same age, growing on the plantation in a good light, are differentiated into the fast growing trees and the trees with the early reproductive development; and these parameters do not correlate with each other. The number of productive trees (200 cones and more) depends on geographic origin and ranges from 11.6.37.0 % in different variants. We mark multi-cone bunch forms with 4-5 cones on a shoot. The selected trees can be used for vegetative reproduction and seed plantations creation, characterized by an increased seed production.
Keywords: Siberian cedar, plantation, geographical origin, selection, yield, cones, microstrobile.
For citation: Matveeva R.N., Milyutin L.I., Butorova O.F., Bratilova N.P. Selection of High Reproductive Siberian Cedar Trees in the Geographic Seed Plantation. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2017, no. 2, pp. 9-20. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.2.9
REFERENCES
1. Bratilova N.P., Matveeva R.N., Oreshenko S.A., Pastukhova A.M. Izmenchivost' i otbor 42-45-letnikh derev'ev sosny kedrovoy sibirskoy raznogo geograficheskogo pro-iskhozhdeniya (zelenaya zona g. Krasnoyarska) [Variability and Selection of 42-45-Year-Old Siberian Stone Pine Trees of Different Geographical Origin (Green Area of Krasnoyarsk)]. Krasnoyarsk, 2013. 133 p.
2. Bryntsev V.A., Tsarev A.P., Pogiba S.P., Laura N.V. Selektsiya sosny kedrovoy sibirskoy [Selection of Siberian Stone Pine]. Selektsiya lesnykh i dekorativnykh drevesnykh rasteniy [Selection of Forest and Ornamental Woody Plants]. Moscow, 2014, pp. 221-227.
3. Velisevich S.N., Petrova E.A. Rost i vstuplenie v plodonoshenie derev'ev orekhop-lodnoy plantatsii i proizvodstvo kul'tur kedra sibirskogo [Growth and Reproductive Development of Trees of the Nut-Bearing Plantation and Production of Siberian Cedar]. Lesnoe khozyaystvo, 2006, no. 3, pp. 39-40.
4. Vodin A.V., Stupin A.Yu. Vliyanie gustoty posadki na kolichestvo formiruemoy pyl'tsy u kedra sibirskogo [The Effect of Planting Density on the Amount of Pollen Formed by Siberian Cedar]. Plodovodstvo, semenovodstvo, introduktsiya drevesnykh rasteniy [Fruit Growing, Seed Production, Introduction of Woody Plants]. Krasnoyarsk, 2006, pp. 53-56.
5. Vorob'ev V.N., Vorob'eva N.A., Goroshkevich S.N. Rost i pol kedra sibirskogo [Growth and Gender of Siberian Cedar]. Novosibirsk, 1989. 167 p.
6. Giryaev D.M., Petrov M.F. Razvedenie kedra sibirskogo v Nechernozemnoy zone RSFSR [Breeding of Siberian Cedar in the Nonchernozem Belt of the RSFSR]. Lesnoe khozyaystvo, 1983, no. 3, pp. 63-65.
7. Goroshkevich S.N. Selektsiya kedra sibirskogo kak orekhoplodnoy porody [Selection of Siberian Cedar as a Nut-Bearing Species]. Lesnoe khozyaystvo, 2000, no. 4, pp. 25-27.
8. Zemlyanoy A.I., Il'ichev Yu.N., Tarakanov V.V. Mezhklonovaya izmenchivost' kedra sibirskogo po elementam semennoy produktivnosti: perspektivy otbora [Interclonal Variability of Siberian Stone Pine by the Seed Production Elements: Prospects of Selection]. Khvoynye boreal'noy zony [Conifers of the Boreal Area], 2010, no. 1-2, pp. 77-82.
9. Iroshnikov A.I. Kedrovye sosny [Cedar Pines]. Selektsiya lesnykhporod [Selection of Forest Species]. Moscow, 1982, pp. 121-126.
10. Kuznetsova G.V. Izmenchivost' formirovaniya mikrostrobilov u klonov kedra sibirskogo raznogo proiskhozhdeniya [Variability of Microstrobile Formation of Clones of Siberian Cedar of Different Origin]. Aktual'nye problemy genetiki [Actual Problems of Genetics], 2003, vol. 1, pp. 116-117.
11. Kuznetsova G.V. Rost, sostoyanie i razvitie kedrovykh sosen v geograficheskikh kul'turakh na yuge Krasnoyarskogo kraya [The Growth, State and Development of Cedar Pines in the Provenance Trial Plantations in the South of the Krasnoyarsk Territory]. Khvoynye boreal'noy zony [Conifers of the Boreal Area], 2010, vol. 27, no. 1-2, pp. 102-108.
12. Matveeva R.N., Butorova O.F., Shcherba Yu.E. Vliyanie geograficheskogo proiskhozhdeniya na reproduktivnoe razvitie kedra sibirskogo na lesosemennoy plantatsii za 24-letniy period [Geographical Provenance Effect on Reproductive Development of Siberian Cedar on Seed Orchard over 24-Year Period]. Lesnoy zhurnal [Forestry journal], 2011, no. 4, pp. 7-10.
13. Nekrasova T.P. Biologicheskie osnovy semenosheniya kedra sibirskogo [Biological Seed Production Basis of Siberian Cedar]. Novosibirsk, 1972. 274 p.
14. Politov D.V. Genetika populyatsiy i evolyutsionnye vzaimootnosheniya vidov sosnovykh (sem. Pinaceae) Severnoy Evrazii: dis. ... d-ra biol. nauk [Genetics of Populations and Evolutionary Relationships of Pine Species (Pinaceae) in Northern Eurasia: Dr. Biol. Sci. Diss.]. Moscow, 2007. 432 p.
15. Pravdin L.F. Selektsiya i semenovodstvo kedra sibirskogo [Breeding and Seed Production of Siberian Stone Pine]. Plodonoshenie kedra sibirskogo v Vostochnoy Sibiri [Fruiting of Siberian Stone Pine in Eastern Siberia]. Moscow, 1963, pp. 5-21.
16. Titov E.V. Orekhoproduktivnaya plantatsiya kedra sibirskogo povyshennoy ge-neticheskoy tsennosti v Respublike Altay [Nut-Producing Plantation of Siberian Cedar with the Higher Genetic Value in the Republic of Altai]. Plodovodstvo, semenovodstvo, introduk-tsiya drevesnykh rasteniy [Fruit Growing, Seed Production, Introduction of Woody Plants]. Krasnoyarsk, 2009, pp. 120-123.
17. Goncharenko G.G., Padutov V.E., Silin A.E. Allozyme Variation in Natural Populations of Eurasian Pines. II. Genetic Variation, Diversity, Differentiation and Gene Flow in Pinus Sibirica Du Tour in Some Lowland and Mountain Populations. Silvae Genetica, 1993, vol. 42, no. 4-5, pp. 246-253.
18. Matziris D.I. Genetic Variation and Realized Genetic Gain from Aleppo Pine Tree Improvement. Silvae Genetica, 2000, vol. 49, no. 1, pp. 5-10.
19. Sebbenn A.M., Boas O.V., Freitas M.L.M. Genetic Variation in an International Provenance-Progeny Test of Pinus caribaea Mor. var. bahamensis Bar. et Gol., in Sao Paulo, Brazil. Silvae Genetica, 2008, vol. 57, no. 4-5, pp. 181-187.
20. Silva J.C., Graudal L. Evaluation of an International Series of Pinus kesiya Provenance Trials for Growth and Wood Quality Traits. Forest Ecology and Management, 2008, vol. 255, no. 8-9, pp. 3477-3488.
Received on April 20, 2016
