Selekcja drzew leśnych
Zasady selekcji drzew leśnych w Polsce
W ostatnich latach polski leśnik musi coraz częściej gospodarować w warunkach znacznych, niekorzystnych zmian w środowisku leśnym, spowodowanych ujemnym oddziaływaniem emisji przemysłowych, obniżającym się poziomem wód gruntowych oraz zmniejszoną naturą, biologiczną odpornością drzewostanów. W tych zmiennych warunkach można wyhodować drzewostany zdrowe i trwałe, dające na odpowiednim siedlisku możliwie największą masę drewna wysokiej jakości, tylko przez racjonalną gospodarkę oraz wykorzystanie dla potrzeb nasiennictwa rodzimych populacji drzew leśnych ukształtowanych w określonych warunkach środowiska, odpornych już w samej naturze, a więc zapewniających dobrą produkcję leśną.
Najbardziej efektywnym sposobem zwiększania i ulepszania produkcji leśnej jest selekcja. Przez użycie nasion z najlepszych drzewostanów i drzew można uzyskać końcową produkcję większą o 15-30% niż gdy używa się nasion bez wyboru lub ze skupu.
Uzyskiwany przy stosowaniu selekcji zysk hodowlany wyrażony zwiększeniem produkcji masy i poprawą jakości surowca zależy między innymi od współczynnika odziedziczalności cech będących przedmiotem selekcji oraz intensywności selekcji. Intensywność selekcji zależy natomiast od rodzaju selekcji.
Podstawowe rodzaje selekcji to:
selekcja populacyjna,
selekcja rodowa
selekcja indywidualna.
Selekcja populacyjna jest to wybór i wykorzystanie jako bazy nasiennej drzewostanów (populacji) najlepszych w danych warunkach wzrostu.
Selekcja rodowa polega na wykorzystywaniu potomstw wybranych drzew. Z wyhodowanych w szkółce potomstw - rodów usuwa się słabo przystające i wskazujące inne niekorzystne cechy, a wykorzystuje się najlepsze do zakładania plantacyjnych upraw nasiennych.
Selekcja indywidualna polega na wyborze drzew matecznych (pojedynczych osobników z populacji) odznaczających się najlepszymi cechami jakościowymi i przyrostowymi, wykorzystywanych następnie do pozyskania zrazów i produkcji szczepów przy zakładaniu plantacji nasiennych oraz zbioru nasion w celu wyhodowania sadzonek do zakładania plantacyjnych upraw nasiennych.
Wymienione rodzaje selekcji różnią się między sobą znacznie pod względem intensywności. Największe efekty hodowlane daje selekcja indywidualna. Z dotychczasowej praktyki wynika, że przy tego rodzaju selekcji wybiera się przeciętnie jedno drzewo na tysiąc, a uzyskane efekty w postaci przyrostu masy mogą przekraczać 30%. Mniejsze efekty daje selekcja rodowa, a najmniejsze, w granicach 15%, selekcja populacyjna.
Następnym ważnym miernikiem hodowlanej wartości przyszłych drzewostanów jest ich trwałość, która zależy od stopnia plastyczności, to znaczy ich zdolności dostosowywania się do zmieniających się warunków środowiska. Plastyczność drzewostanów jest tym większa, im bogatsza jest ich pula genetyczna.
Najbogatszą pulę genetyczną reprezentuje potomstwo populacyjne, w którym każde drzewo stanowi odmienny genotyp (zespół wszystkich genów danego organizmu, charakterystyczny ze względu na układ, właściwości i liczbę oraz warunkujący jego cechy dziedziczne). Najmniejszą plastyczność będą wykazywały nasiona zebrane na plantacjach nasiennych, ponieważ reprezentują one tylko tyle genotypów, ile jest klonów (potomstwo jednego osobnika, identyczne pod względem genetycznym, uzyskane przez rozmnażanie wegetatywne) w plantacji.
Biorąc pod uwagę aspekty genetyczne, trwałość przyszłej produkcji oraz aspekty ekonomiczne, przyjęto, że głównym kierunkiem selekcji drzew leśnych w Polsce będzie selekcja populacyjna, natomiast selekcja indywidualna będzie stanowić tylko jej uzupełnienie. Zgodnie z tym założeniem podstawową bazą selekcyjną w naszym kraju są wyłączone drzewostany nasienne, które mają zapewniać trwałe zachowanie najcenniejszych populacji reprezentowanych przez rodzime gatunki drzew leśnych. Drzewostany te będą stanowić główne źródło pozyskania nasion do zakładania upraw pochodnych.
Selekcję indywidualną realizuje się przez wybór drzew matecznych w wyłączonych i gospodarczych drzewostanach nasiennych. Z drzew tych pozyskuje się następnie zrazy do szczepień i nasiona do zakładania plantacji nasiennych i plantacyjnych upraw nasiennych. Nasiona z wyłączonych drzewostanów nasiennych, plantacji i plantacyjnych upraw nasiennych wykorzystuje się do zakładania rejestrowanych upraw pochodnych.
Dodatkowym źródłem nasion do zakładania upraw pochodnych są uprawy nasienne założone z nasion pozyskanych z drzew aprobowanych. Drzewa aprobowane wybiera się w gospodarczych drzewostanach nasiennych dla sosny z Borów Tucholskich, Lasów Taborskich i Napiwodzko-Ramuckich, Puszczy Piskiej, Augustowskiej i Knyszyńskiej. Drzewa aprobowane w roku urodzaju ścina się i pozyskuje nasiona. Drzewa aprobowane odznaczają się korzystniejszymi cechami wzrostu i jakości technicznej drewna; powinny one niewiele odbiegać swoimi cechami genetycznymi od drzew matecznych. Typuje je nadleśnictwo, a aprobuje Regionalna Dyrekcja Lasów Państwowych, która prowadzi ewidencję tych drzew.
Zakładane obecnie uprawy pochodne będą w przyszłości stanowić główną bazę nasienną do zakładania upraw gospodarczych. Obecnie podstawową bazą pozyskania nasion do odnowień są gospodarcze drzewostany nasienne. Gospodarcze drzewostany nasienne są to drzewostany korzystnie wyróżniające się swoją wartością hodowlaną. Wykorzystuje się je jako źródło nasion do produkcji sadzonek przeznaczonych do zakładania upraw gospodarczych. Gospodarcze drzewostany nasienne są podstawą wyboru wyłączonych drzewostanów nasiennych, drzew matecznych i drzew aprobowanych.
Z prawidłowo prowadzonych upraw pochodnych, a następnie młodników wyrosną drzewostany wysokiej jakości hodowlanej, które będą spełniać rolę obecnych wyłączonych drzewostanów nasiennych.
Znaczenie selekcji jako podstawowego sposobu ulepszania i zwiększania produkcyjności lasów doceniano w Polsce już w latach przedwojennych. W 1933 r. ówczesna Dyrekcja Lasów Państwowych z inicjatywy prof. St. Tyszkiewicza z IBL wydała zarządzenie o „Pozyskaniu nasion sosny pospolitej dla potrzeb lasów państwowych”. Rozpoczęto pierwsze badania proweniencyjne, które przerwała II wojna światowa. Praktyczna działalność selekcyjna w Lasach Państwowych rozpoczęła się od 1959 r., kiedy to naczelny dyrektor Lasów Państwowych R. Gesing wydał zarządzenie w sprawie sosnowych drzewostanów nasiennych wyłączonych.
Drugim etapem selekcji indywidualnej prowadzonej w ramach selekcji stosowanej w lasach jest wybór drzew elitarnych i zakładanie plantacji nasiennych kolejnych generacji. Bazę wyjściową do wyboru drzew elitarnych stanowią drzewa mateczne reprezentujące określone powierzchniowo regiony nasienne.
W pierwszej kolejności wybór drzew elitarnych zostanie przeprowadzony w regionach matecznych. Warunkiem rozpoczęcia II etapu selekcji indywidualnej jest zgromadzenie dla określonego regionu matecznego około 150-200 drzew matecznych. Dla takiego zestawu drzew matecznych zostaną założone uprawy testujące (testy potomstw) oceniające drzewa mateczne. Po dokonaniu wstępnej oceny z każdego testu zostanie wytypowane od 30 do 40 drzew, których potomstwo charakteryzuje się najlepszymi cechami hodowlanymi jako drzewa elitarne. Z wybranych drzew zostaną założone plantacje nasienne, które będą podstawą do tworzenia sztucznych populacji hodowlanych o znacznie wyższej wartości hodowlanej. Całość wybranych i założonych obiektów selekcji obejmuje łącznie około 3% powierzchni lasów w kraju i jest jednocześnie bankiem genów (długookresowe przechowywanie nasion, części roślin i pyłku). Osiągnięte wyniki w selekcji sosny zwyczajnej stawiają polskie leśnictwo na 4-5 miejscu na świecie.
Wybrana baza nasienna (wyselekcjonowane drzewostany nasienne) oraz założone plantacje nasienne stanowią źródło pozyskania nasion, umożliwiających w zasadzie pokrycie potrzeb Lasów Państwowych. Jednak w praktyce posiadane zasoby nie są wykorzystywane w sposób optymalny. Drzewostany wyłączone pokrywają 1-3% całości zapotrzebowania na nasiona w skali kraju, a gospodarcze nasienne 60-70% zapotrzebowania na nasiona podstawowych gatunków lasotwórczych. Nadal znaczna część nasion używanych do obsiewu szkółek jest nieznanego pochodzenia. Nie oznacza to jednak, że są to nasiona ze skupu; większość tych nasion zebrana jest pod nadzorem w drzewostanach dobrej jakości, ale nie ustalonego pochodzenia, które nie zostały zakwalifikowane jako drzewostany gospodarcze nasienne.
Bazy nasienne
Bazę nasienną dla głównych gatunków lasotwórczych stanowią wyłączone drzewostany nasienne i gospodarcze drzewostany nasienne. Baza ta powinna być uzupełniana przez plantacyjne uprawy nasienne, plantacje nasienne, uprawy nasienne oraz rejestrowane uprawy pochodne.
Podstawowymi bazami nasiennymi o znaczeniu ogólnokrajowym są drzewostany nasienne w następujących kompleksach leśnych i regionach:
Dla sosny: Lasy Taborskie i Napiwodzko-Ramuckie oraz Puszcza Piska, Puszcza Augustowska i Knyszyńska, Bory Tucholskie.
Dla świerka: drzewostany Beskidu Śląskiego i Żywieckiego, Puszcza Białowieska, Augustowska i Borecka.
Dla jodły: drzewostany Beskidu Sądeckiego i Roztocza.
Dla modrzewia: drzewostany Gór Świętokrzyskich (oprócz Góry Chełmowej), drzewostany Kłodzczyzny i Nadleśnictwa Proszków (RDLP Katowice).
Dla dębu: drzewostany krotoszyńskie, gorzowskie, krajeńskie, dolnośląskie i chełmskie.
Dla buka: Puszcza Bukowa i Bieszczady.
Dla olszy czarnej: Puszcza Augustowska i Białowieska, drzewostany Polesia Lubelskiego, drzewostany Nadleśnictwa Włoszczowa (RDLP Radom).
Dla brzozy: Puszcza Białowieska i Augustowska.
W wymienionych bazach w latach dobrego urodzaju nasion powinny być tworzone rezerwy nasion na potrzeby krajowe. Można bez zastrzeżeń przenosić nasiona na podobne siedliska w obrębie dzielnicy przyrodniczo-leśnej (jednostka przyrodniczo-leśna, umożliwiająca optymalne wykorzystanie środowiska przyrodniczego przez uwzględnienie jego zróżnicowania). Nie należy przenosić nasion w bardzo odmienne warunki, np. z boru wilgotnego do warunków boru suchego.
Przy przenoszeniu nasion do innej dzielnicy lub krainy przyrodniczo-leśnej obowiązują następujące zasady:
na obszarach nizinnych (do 300 m n.p.m.) można przenosić nasiona z północy i wschodu na południe i zachód;
na obszarach górskich można przenosić nasiona ze wschodu na zachód, należy jednak używać ich na podobnej wysokości n.p.m., na jakiej zostały zebrane; dopuszcza się przenoszenie nasion świerka z Beskidu Śląskiego i Żywieckiego na obszary nizinne;
nasiona modrzewia polskiego z Gór Świętokrzyskich (z wyjątkiem Góry Chełmowej) mogą być używane na obszarach nizinnych w całym kraju;
nasiona odmiany sudeckiej modrzewia europejskiego mogą być używane w całej Polsce z wyjątkiem krainy IV i VI;
nasiona modrzewia europejskiego innych ekotypów używa się tylko w krainie w której zostały zebrane;
nasiona modrzewia japońskiego używa się tylko na obszarach zagrożonych szkodami przemysłowymi;
nasiona gatunków introdukowanych, pozyskane z drzewostanów krajowych, nie powinny być przenoszone do innych krain przyrodniczo-leśnych.
Zakładanie upraw pochodnych
Glebę w uprawach pochodnych przygotowuje się zgodnie z obowiązującymi zasadami hodowlanymi. Do sadzenia używa się prawidłowo wyhodowanych sadzonek wyłącznie I klasy jakości. Korzystnie jest stosować sadzonki szkółkowane (lub przynajmniej podcinane) z silnym systemem korzeniowym. Sadzenie powinno być tak wykonane, żeby udatność po dwóch latach była nie mniejsza niż 90%.
Podstawowym warunkiem poprawności założenia uprawy pochodnej jest czystość populacji będącej potomstwem określonego wyłączonego drzewostanu nasiennego. Dlatego też należy systematycznie kontrolować powierzchnię upraw pochodnych i usuwać wszystkie naloty (powstające odnowienie naturalne) gatunku, który jest pochodnym w danej uprawie. Pozostawienie nawet pojedynczych nalotów dyskwalifikuje uprawę pochodną.
Wszędzie gdzie jest to możliwe należy dążyć do zakładania upraw pochodnych wielogatunkowych o składzie zbliżonym do optymalnego dla danego siedliska. Uprawa może być pochodną dla dwóch lub trzech gatunków, jeżeli materiał sadzeniowy każdego z gatunków pochodzi z wyłączonego drzewostanu nasiennego. W przypadku wielogatunkowej uprawy pochodnej, w której wprowadzono jeden gatunek pochodny jego udział nie może być mniejszy niż 50%, w uprawie z dwoma gatunkami pochodnymi udział każdego z nich nie może być mniejszy niż 40% a w uprawie pochodnej z trzema gatunkami pochodnymi udział każdego z nich nie może być mniejszy niż 30%. Udział pozostałych gatunków winien być dostosowany do siedliska. Nie powinno się zakładać upraw pochodnych z większej ilości niż 3 gatunków pochodnych.
Bardzo istotne znaczenie mają stosowane w wielogatunkowych uprawach pochodnych formy zmieszania. Optymalne z punktu widzenia swobodnego przepływu genów na całej powierzchni uprawy oraz losowego krzyżowania się poszczególnych genotypów (podobna gęstość chmury pyłku na całej powierzchni) są jednostkowe lub zbliżone do jednostkowych formy zmieszania. Nie powinno się stosować zmieszania w formie dużych kęp stanowiących skuteczną barierę swobodnego przepływu pyłku a w szczególności należy unikać sytuacji gdy gatunki w ramach bloku lub uprawy wprowadzane są w formie stosunkowo dużych jednogatunkowych powierzchni rozdzielonych pasami innych gatunków. W takich warunkach można się spodziewać, że nastąpi zawężenie krzyżowania się osobników tylko w ramach istniejących powierzchni i związane z tym zmiany genetyczne w populacjach potomnych.
Wszelkie poprawki i uzupełnienia gatunku, dla którego założono uprawę pochodną, muszą być wykonywane przy użyciu materiału tylko z przypisanego do określonego bloku wyłączonego drzewostanu nasiennego. Jeżeli nie dysponuje się w odpowiednim czasie materiałem sadzeniowym z tego drzewostanu i o ile pokrycie gatunkiem pochodnym jest wystarczające, miejsca wypadów należy uzupełnić sadzonkami innych gatunków.
Nasiona z plantacji nasiennych i plantacyjnych upraw wykorzystuje się do zakładania rejestrowanych upraw pochodnych podobnie jak nasiona z wyłączonych drzewostanów nasiennych. Dla każdej plantacji nasiennej należy wskazać blok, w którym będzie się wykorzystywać nasiona plantacyjne. Warunkiem przypisania plantacji do kreślonych bloków jest obecność w plantacji drzew matecznych z wyłączonych drzewostanów nasiennych dla których utworzono bloki. Przy określaniu obszaru wykorzystywania nasion z plantacji należy kierować się zasadami przyjętymi w leśnej regionalizacji nasiennej (dotyczy obszaru pochodzenia drzew matecznych).
Dla zapewnienia odpowiedniego zróżnicowania genetycznego upraw pochodnych przyjęto, że udział nasion z plantacji w blokach nie powinien być większy niż 15%. W blokach uprawy z nasion z plantacji powinny być zakładane przemiennie z nasionami z wyłączonego drzewostanu nasiennego dla którego utworzono blok.
Dopuszcza się również wykorzystywanie nadmiarów nasion z plantacji nasiennych i plantacyjnych upraw nasiennych do zakładania niewielkich bloków upraw pochodnych (do 20 ha) tylko z nasion plantacyjnych. W tym przypadku w każdym bloku winny znaleźć się nasiona z określonej plantacji lub plantacyjnej uprawy nasiennej. Wyjątek mogą stanowić plantacje i plantacyjne uprawy nasienne założone z tych samych zestawów drzew matecznych.
Ponadto nadmiary nasion z plantacji i plantacyjnych upraw nasiennych mogą być wykorzystywane do zakładania rozproszonych upraw pochodnych jako uzupełnienie bazy nasiennej selekcji populacyjnej w ilości do 20% odnowień i 100% zalesień w skali dziesięciolecia.
Uprawy pochodne winny być właściwie zabezpieczane przed uszkodzeniami przez czynniki biotyczne i abiotyczne. Szczególną uwagę należy zwrócić na uszkodzenia od zwierzyny. Jeśli na obszarze gdzie zaprojektowano blok upraw pochodnych występuje niewielkie zagrożenie od zwierzyny dopuszcza się stosowanie zabezpieczeń indywidualnych. W pozostałych przypadkach uprawy pochodne muszą być grodzone.
Przygotowanie gleby plantacji nasiennej i plantacyjnej uprawy nasiennej
Gleba na plantacji powinna być odpowiednio przygotowana. Na zrębach po wykarczowaniu pniaków wiosną wykonuje się pełną orkę i usuwa wszystkie korzenie. Przez lato i jesień utrzymuje się glebę w pełnym czarnym ugorze. Im dokładniej przygotuje się glebę przed założeniem plantacji, tym łatwiejsza będzie późniejsza pielęgnacja po wysadzeniu szczepów lub sadzonek.
Także na powierzchni porolnej należy glebę na rok przed założeniem plantacji utrzymywać w pełnym czarnym ugorze. Na lżejszej glebie może być korzystne wysianie łubinu w celu zwiększenia zawartości substancji organicznej. Wówczas należy łubin przyorać przed zakwitnięciem, a glebę przed zimą jeszcze przerobić talerzówką.
Podstawy selekcji drzew leśnych
Selekcja jest procesem nierozerwalnie związanym z istnieniem gatunków i warunkującym ich trwanie. W naturalnych populacjach selekcja działa w kierunku dostosowania populacji do określonych warunków wzrostu (warunki glebowe, klimatyczne itp.).Proces dostosowywania się jest możliwy dzięki istnieniu zmienności, która stanowi podstawę procesów zachodzących w populacjach.
Źródła zmienności biologicznej dzieli się na dziedziczne i niedziedziczne (genetyczne i środowiskowe).
Podstawowymi czynnikami wywołującymi zmienność genetyczną są różnego typu mutacje, polegające na losowych błędach w procesie odtwarzania się kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), oraz rekombinacje występujące w procesach rozmnażania płciowego, polegające na wymianie genów (podstawowa materialna jednostka dziedziczenia) między osobnikami populacji, w wyniku czego powstają genotypy (zespół wszystkich genów danego organizmu) o nowych cechach.
Podstawowym źródłem zmienności niedziedzicznej są modyfikujące wpływy środowiska, takie jak temperatura, oświetlenie, mikroróżnice glebowe oraz zależności wynikające ze współbytowania organizmów w określonym miejscu i czasie.
Ukształtowana w wyniku naturalnych procesów dostosowawczych zmienność w obrębie gatunku stwarza możliwość prowadzenia przez człowieka ukierunkowanej selekcji sztucznej, polegającej na wyborze populacji i osobników o cechach pożądanych z hodowlanego punktu widzenia. W wyniku sztucznej selekcji, w odróżnieniu od selekcji naturalnej (doboru naturalnego), wskutek ukierunkowanego wyboru pod względem jednej lub najwyżej kilku cech, następuje zmniejszenie zróżnicowania genetycznego. Selekcję sztuczną należy prowadzić z rozwagą, gdyż działa w kierunku przeciwnym niż selekcja naturalna, gwarantująca przeżywalność gatunku. Selekcja sztuczna powinna uwzględniać potrzebę zachowania istniejącego bogactwa genetycznego.