Файл: Lesnoe_semenovedenie_kak_nauka.docx

Большинство древесных пород в естественных условиях размножается преимущественно семенами, и результаты селекционной работы могут быть внедрены в лесное хозяйство только посредством организации семеноводства этих пород на селекционно-генетической основе. Практические приемы и методы лесного семеноводства, или лесного семенного дела, долгое время изучались в рамках общего лесоведения и лесоводства как раздел, связанный с получением семян и оценкой их качеств с лесокультурной точки зрения. В настоящее время лесное семеноводство является «отраслью лесного хозяйства, в задачу которого входит получение семян лесных пород с ценными наследственными свойствами и высокими посевными качествами, обеспечение их длительного хранения и рационального использования для лесовосстановления и лесоразведения. Лесное семеноводство как отрасль лесного хозяйства регламентируется наставлениями, рекомендациями, указаниями и государственными стандартами. Теоретической основой семеноводства лесных древесных пород является лесное семеноведение.

Лесное семеноведение как наука сформировалось в середине XX столетия, в его развитие в России большой вклад внесли Н.П. Кобранов, В.Г. Каппер, А.П. Тольский, Е.П. Заборовский, В.И. Некрасов, Т.П. Некрасова, Н.В. Кречетова, Е.Г. Минина и др. Семеноведение - это наука о семенах, изучающая жизнь семян с момента оплодотворения яйцеклетки на материнском растении до образования на них нового самостоятельного растения. Семеноведение изучает также вопросы покоя, старения и прорастания семян. Результаты подобных исследований являются основой для разработки методов хранения и предпосевной подготовки семян. Лесное семеноведение тесно связано с анатомией и физиологией растений, эмбриологией, генетикой и другими биологическими науками и пользуется их методами исследования.

Первые обобщения в области лесного семеноведения были сделаны в двух монографиях А.П. Тольского (1923, 1950), который и дал перечень вопросов, которые должны составлять предмет изучения данной науки. К ним отнесены: учет и прогноз семя- и плодоношения лесных пород; влияние климата и других экологических факторов на периодичность, урожай и качество семян; методы определения качества семян с учетом видовой и эколого-географической принадлежности; влияние на качество семян срока заготовки, размеров шишек у хвойных, массы и цвета семян, прочих факторов; способы заготовки и хранения семян; методы предпосевной обработки; влияние качества семян на рост и развитие сеянцев; организация семенных станций и их роль в развитии лесного семеноведения.

В последующие годы объем информации в области лесного семеноведения значительно возрос, появились обобщающие сводки по эмбриологии и физиологии семя- и плодоношения, совершенствуются методы определения качества семян и способы их предпосевной подготовки. Новые достижения базируются на успехах лесной генетики, биохимии и биофизики. Считается, что лесное семеноведение в настоящее время связано со следующими тремя основными направлениями науки: лесным семенным делом, лесным семеноводством на селекционно-генетической основе, семеноведением интродуцентов.

Лесное семенное дело решает такие основные вопросы, как лесосеменное районирование, прогноз и учет урожая семян, сбор, переработка и хранение семян, проверка качества и подготовка семян к посеву. Лесное семеноводство на селекционно-генетической основе охватывает такие проблемы, как организация объектов постоянной лесосеменной базы на селекционной основе, разработка мер по стимуляции семеношения, уход и защита лесосеменных участков и плантаций. Семеноведение интродуцентов решает ряд специфических задач, связанных с получением полноценных семян у вводимых в культуру новых видов древесных растений.

Глава 1. Биология плодо- и семеношения лесных древесных растений. Репродуктивный цикл.

Понятия «биология плодоношения» (для цветковых) и «биология семеношения» (для хвойных растений) не имеют общепринятых определений. Под биологией плодо- и семеношения понимают все, что связано с размножением растений с помощью семян. Урожай и качество семян зависят в первую очередь от особенностей репродуктивного цикла той или иной древесной породы.

Под репродуктивным циклом обычно понимают период времени от заложения примордиев (зачатков) генеративных почек до формирования зрелых семян. У большинства лиственных древесных пород генеративные почки закладываются в год, предшествующий цветению, а семена формируются в год цветения. Хвойные по продолжительности репродуктивного цикла — очень гетерогенная группа растений. Наиболее распространенным для хвойных является однолетний репродуктивный цикл, когда семяпочки закладываются летом, зимуют на стадии спорогенной ткани, весной заканчивается макроспорогенез и происходит опыление. За один вегетационный период успевают развиться и созреть семена. К данному типу относятся ель и лиственница.

Репродуктивный цикл у растений обусловлен генетически, но в отдельные годы даты наступления той или иной фазы могут сдвигаться под влиянием погодных условий. У одной и той же породы в разных географических районах сроки прохождения репродуктивного цикла также могут меняться. У большинства древесных пород продолжительность репродуктивного цикла тесно связана с суммой эффективных температур. Лесоводы давно установили, что в годы с холодным летом у хвойных пород, особенно на севере, из-за недостатка тепла зародыш не успевает сформироваться и качество семян очень низкое.

Стрессовое формирование генеративных органов у древесных растений — хорошо известный факт. Он может вызываться многими причинами: повреждением или удалением вершинки, обрезкой корней, другими мерами, приводящими к дефициту водного питания. Многие из этих мер могут быть воспроизведены на семенных плантациях и дают положительный эффект. В последние годы для стимулирования семеношения у древесных растений, особенно у хвойных, стали применять обработку биологически активными веществами. Проведенные при этом исследования показали, что почти все известные фитогормоны — ауксины, гиббереллины, цитокинин, абсцизовая кислота и этилен — в той или иной степени влияют на репродуктивные процессы.

При разработке способов стимулирования плодоношения древесных растений очень важно знать точные сроки обработки, которые, вероятно, варьируют у разных пород и тесно связаны с их репродуктивным циклом. Мероприятия, проводимые с целью стимулирования семеношения, должны, как считают, совпадать по времени с началом критического периода у данного вида в конкретных условиях или немного предшествовать ему. Критический период фактически совпадает с фазой заложения генеративных почек в репродуктивном цикле. Формирование генеративных почек у древесных растений связано с деятельностью специальных генеративных (или флоральных) меристем, которые образуются путем трансформации апекса побега. Время образования генеративной меристемы можно определить с помощью анатомического исследования развития конусов нарастания. Подобные исследования проведены для многих видов растений и было установлено, что, например, у лиственницы критический период совпадает по времени с окончанием фазы активного прироста боковых побегов, когда их линейный прирост резко замедляется.

1.2.Жизнеспособность семян и методы определения качества семян.

Жизнеспособность семян — это способность их образовывать при определенных условиях нормальные всходы, или проростки, из которых в дальнейшем формируется все растение. Главными факторами окружающей среды, влияющими на прорастание семян, являются вода, температура, состав воздушной среды, свет, структура почвы, развитие живого напочвенного покрова и микроорганизмы. Все эти факторы в природе взаимосвязаны и находятся в состоянии непрерывного изменения. Поэтому очень часто невозможно точно предсказать результат этого сложного взаимодействия на прорастание семян того или иного вида растений. Влияние отдельных факторов среды на прорастание семян можно установить только в контролируемых условиях, в лаборатории.

По требованиям к условиям прорастания виды подразделяются на шесть групп.

Семена группы 1 не требуют света и не очень чувствительны к температуре (лиственница европейская, некоторые виды ели, кипарис).

Семена группы 2 не требуют света, но каждый вид имеет свой оптимум температуры для прорастания (сосны алепская и обыкновенная, туя восточная и др.).

Семена группы 3 требуют освещения и дружно прорастают за 7-12 суток при комнатной температуре (ели Энгельмана, черная и сербская; сосны Банкса, смолистая, желтая и др.).

Семена группы 4 требуют для прорастания семян освещения и переменной температуры 20-30°С, прорастают за 14-28 дней (березы, лиственница сибирская, ели — белая, восточная, красная, ситхинская; сосны — короткохвойная, Эллиота, виргинская, Тунберга и др.; секвойя).

Семена группы 5 требуют предварительной влажной подготовки в течение 21-28 дней при температуре 3-5°С; затем прорастают на свету при комнатной температуре за 14-28 дней (виды пихты, кедровые сосны, лиственница японская, сосна веймутова, дугласия и др.).

Семена группы 6 требуют стратификации в течение двух — шести месяцев (клены, ясени, липы, сосна кедровая европейская и др.).

Основным методом определения качества семян в лаборатории является их проращивание при оптимальных условиях, которые для каждой породы специфичны. Следует также учитывать наличие некоторых биоритмов в прорастании семян при их длительном хранении. Так, всхожесть семян сосны обычной снижается в июне- июле и декабре-январе. У ели и лиственницы всхожесть семян падает с каждым месяцем хранения.