Plantacje nasienne - rola i znaczenie wgospodarce leśnej

Jan Kowalczyk, Piotr Markiewicz, Władysław Chałupka, Jan Matras

21 października 2011

1 Wstęp

Plantacje nasienne obejmują grupy wyselekcjonowanych klonów lub rodów, za-gospodarowane i izolowane w sposób minimalizujący dopływ pyłku ze źródełzewnętrznych. Celem plantacji nasiennych jest uzyskanie obfitych zbiorów ła-twych do pozyskania nasion o podwyższonej wartości genetycznej. W nazewnic-twie leśnym rozróżniamy Plantacje Nasienne (PN) – zakładane z klonów drzewmatecznych, z wegetatywnego mnożenia przez szczepienie (lub uzyskane przywykorzystaniu innych metod rozmnażania wegetatywnego) i Plantacyjne Upra-wy Nasienne (PUN) – zakładane drogą rozmnażania generatywnego, z nasiondrzew matecznych. Plantacje nasienne są nierozerwalnie związane z programamihodowli selekcyjnej drzew leśnych. Mają one pełnić rolę końcowego ogniwa sys-temu hodowli selekcyjnej. To poprzez wykorzystanie nasion z plantacji wynikiprac nad udoskonalaniem drzew przekazywane są do praktyki leśnej. Często jed-nak nie zdajemy sobie z tego w pełni sprawy i nie doceniamy ich roli. Być możewynika to z irracjonalnego przeświadczenia o „odmienności” nasion z plantacjiw stosunku do nasion z drzewostanów wyselekcjonowanych (WDN) i znanegopochodzenia (GDN) i zawężeniu zakresu zmienności genetycznej w potomstwieplantacji. Dotychczas nasiona z plantacji mogły być wykorzystywane przy za-kładaniu upraw pochodnych w blokach jako domieszka nie większa niż 20%,w uprawach pochodnych tylko dla plantacji oraz w uprawach rozproszonych.W nowym „Programie zachowania leśnych zasobów genowych i hodowli selek-cyjnej drzew w Polsce na lata 2011 – 2035”, odsetek ten zwiększono do 40%,poszerzając możliwości zakładania upraw z nasion tylko z plantacji nasiennych.Nasze plantacje nasienne powstały na bazie drzew matecznych wyselekcjonowa-nych fenotypowo. Są to więc plantacje pierwszej generacji i w rzeczywistości niemamy dowodów na to, iż pozyskiwane z nich nasiona są lepsze pod względemgenetycznym od tych z drzewostanów wyselekcjonowanych (WDN) i znanegopochodzenia (GDN). Mamy natomiast nadzieję opartą na badanach oceniają-cych efektywność selekcji fenotypowej, że selekcja wykonana w oparciu jedynieo fenotyp przekłada się również na poprawę cech dziedzicznych, dając zysk ge-netyczny. Świadczą o tym również wyniki badań z innych krajów. Niewątpliweplantacje są także bardzo cennymi obiektami chroniącymi zmienność genetycznądrzew leśnych, stanowiąc swego rodzaju banki genów in vivo.

1

2 Historia i rozwój plantacji nasiennych w le-śnictwie

Historia rozwijania się koncepcji i zakładania plantacji nasiennych jest obecniebardzo trudno do odtworzenia. Dla potrzeb tego tekstu oprzemy się na opra-cowaniu Feilberga i Søgaarda z Arboretum Hørsholm w Danii, którzy omówilihistorię plantacji nasiennych w angielskim podręczniku „Seed Orchard”, wy-danym w 1975 r. Jak podają ww. autorzy, plantacje nasienne po raz pierwszyzostały zdefiniowane przez Syrach Larsena jako „ogrody nasienne” w 1956 roku.Definicję tę uszczegółowił Zobel w 1958 roku, a następnie została ona z niewiel-kimi zmianami oficjalne przyjęta przez O.E.C.D. Pierwsze plantacje nasiennepowstały jednak znacznie wcześniej, bo już około 1880 roku na Jawie. Były onezałożone przez Duńczyków w celu podniesienia zawartości alkaloidów w korzechinowca Cinchona ledgeriana, z którego wyrabiano chininę. W Malezji od 1919roku w selekcji drzew kauczukowca powszechną praktyką było zakładanie plan-tacji nasiennych. Jednak w tym okresie trudno było jednoznaczne rozgraniczyćobszary do produkcji nasion do odnowień i zalesień od plantacji nasiennych, któ-rych celem była produkcja genetycznie udoskonalonych nasion drzew leśnych.W Europie pierwsze plantacje nasienne powstały w 1931 roku w Wielkiej Bryta-nii. Większość plantacji została założona jednak dopiero po II wojnie światowej.Pierwsza plantacja modrzewia powstała w 1946 roku w Szwecji, gdzie w latachpięćdziesiątych ubiegłego wieku rozpoczął się program hodowli selekcyjnej wlasach prywatnych i państwowych. Podobnie było również na Węgrzech, gdziew latach pięćdziesiątych powstało wiele plantacji nasiennych drzew iglastych,głównie sosny zwyczajnej. W Finlandii pierwsze plantacje nasienne założono wlatach sześćdziesiątych ubiegłego wieku. Według danych Instytutu BadawczegoLeśnictwa najstarsza PUN w Polsce, zlokalizowana w Nadl. Wyszków pochodziz 1964 roku. Wysadzono tam potomstwo drzew matecznych i porównawczychmodrzewia europejskiego z obrębu Bliżyn w Nadl. Suchedniów. Najstarsze PNw lasach gospodarczych powstały w 1970 roku w Nadleśnictwach Brzeziny iSupraśl. Jednak pierwsze doświadczalne plantacje nasienne (sosny zwyczajnej,modrzewia europejskiego i jesionu wyniosłego) założono w Kórniku 1964 r. wlesie doświadczalnym Instytutu Dendrologii PAN.

3 Liczba i rozmieszczenie plantacji nasiennychw Polsce

W Polsce początkowo zakładano plantacje nasienne tylko dla gatunków igla-stych. Rozmieszczenie plantacji nasiennych i plantacyjnych upraw nasiennychprzedstawiono na ryc. 1. Liczba i rozmieszczenie plantacji nasiennych związanesą z liczbą drzew matecznych wybranych na danym terenie oraz z aktywnościąpracowników administracji Lasów Państwowych zaangażowanych w zakładanietych obiektów. W RDLP Białystok plantacje nasienne skoncentrowane są w czte-rech dużych kompleksach. Podobnie w RDLP Olsztyn plantacje zlokalizowanesą w kilku kompleksach. Dlatego północny-wschód Polski wydaje się być pozba-wiony tej bazy nasiennej. W Sudetach natomiast występują jedynie plantacjewegetatywne, a spora część z nich to plantacje zachowawcze, głównie jodły zało-żone w ramach programu restytucji tego gatunku. Niewiele plantacji nasiennych

2

Rysunek 1: Rozmieszczenie plantacji nasiennych w Polsce

znajduje się na południu Polski, w Bieszczadach i Beskidach. W tym terenie wwiększym stopniu wykorzystuje się odnowienie naturalne. Nie zakładano tamteż plantacji nasiennych sosny, gdyż dominujące są tam gatunki liściaste i jodła.Również niewielka liczba plantacji nasiennych zlokalizowana jest na PomorzuZachodnim.

W ostatnich latach powstało wiele obiektów dla gatunków liściastych. Wtabeli 1 zestawiono liczbę plantacji oraz podano powierzchnię plantacji wege-tatywnych i generatywnych dla poszczególnych gatunków. Dotychczas założono325 plantacji nasiennych, w tym 211 wegetatywnych dla 22 gatunków. Oczy-wiście nie oznacza to, że w Lasach Państwowych realizuje się program hodowliselekcyjnej dla tych wszystkich gatunków. Łączna powierzchnia plantacji na-siennych wynosi 2042,25 ha. Jest to bardzo duża baza nasienna, jedna z naj-większych w Europie. Plantacyjne uprawy nasienne, powstające z nasion, mogąbyć jednocześnie traktowane jako testy potomstwa do oceny wartości hodow-lanej drzew matecznych reprezentowanych na uprawach. Zgodnie z przyjętymizasadami prowadzenia tych obiektów, przed wykonaniem cięć rozluźniającychprzeprowadza się ocenę cech ilościowych i jakościowych rosnących tam rodów.W oparciu o analizę uzyskanych wyników podejmuje się decyzję co do charak-teru (schematyczne lub selekcyjne) cięcia rozluźniającego. W ten sposób można

3

podnieść genetyczną wartość potomstwa eliminując w cieciach selekcyjnych po-tomstwo lub klony o niskiej wartości hodowlanej.

Tabela 1: Zestawienie plantacji nasiennych i plantacyjnych upraw nasiennych wPolsce.

Lp. Gatunek Liczba obiektów* Powierzchnia [ha]*PN PUN PN PUN

1 So posp. 52 31 426,81 247,972 Md europ. 37 25 244,69 178,493 Św posp. 13 2 75,60 12,054 Jd posp. 13 3 83,59 15,355 Jedlica ziel. 8 5 37,61 32,906 So czarna 8 23 25,00 110,647 So limba 2 1 10,17 10,008 So wejmutka 1 1 2,80 4,409 Cis posp. 1 0,5010 Bk zwycz. 8 8 53,61 43,7611 Db szyp. 6 4 31,95 23,4012 Db bezszyp. 9 4 53,38 21,4613 Lp drobn. 19 96,5614 Brz brodawk. 9 2 47,62 13,3915 Ol czarna 11 62,1016 Cz ptasia 6 4 25,79 16,2717 Js wyniosły 2 10,2718 Robinia akacj. 2 6,6319 Wz górski 1 3,9820 Wz szyp. 1 4,4221 Klon jawor 1 1 3,19 4,5522 Jrz posp. 1 1,35Razem 211 114 1307,62 734,63*dane według wewnętrznych rejestrów IBL

4 Wykorzystanie nasion z plantacji

W tabeli 2 przedstawiono zestawienie ilości szyszek lub nasion, pozyskanych naplantacjach nasiennych w roku 2010 (Dane uzyskane dzięki uprzejmości JerzynyPrzypaśniak z DGLP w Warszawie). Najwięcej szyszek zbiera się z plantacji so-snowych. W RDLP Wrocław zebrano blisko 10,1 t szyszek, co stanowi 33zebrano8 t szyszek, co stanowi 15nasiennych pozyskano 6,1 t szyszek sosny czyli (34ka-tegorii LMP, tutaj też zebrano najwięcej szyszek modrzewia 4,2 t, przy czymcałość pochodziła z plantacji nasiennych. W przypadku gatunków liściastychnajwięcej nasion z plantacji pozyskano w RDLP Krosno. W 2010 roku zebranow sumie 101 kg nasion olszy, lipy i brzozy co stanowi 7,6zebranych tam nasion.Jak wynika z powyższych danych plantacje nasienne są ważną bazą nasienną.Nasiona na nich są zbierane, gdy istnieje na nie zapotrzebowanie. Jednak wieleplantacji nie jest wykorzystywanych w takim stopniu, w jakim mogłyby być.

4

Tabela 2: Ilość pozyskanych szyszek dla gatunków iglastych i nasion dla gatun-ków liściastych ogółem i z plantacji nasiennych (wegetatywnych i generatyw-nych) w 2010 roku.

Gatunek Razem [kg] W tym z PN [kg] Procent z PNSosna zwyczajna 442578 33248 7,8%Świerk pospolity 30983 272 0,9%Modrzew europejski 15423 9789 63,5%Brzoza brodawkowata 1553 18 0,01%Lipa drobnolistna 729 109 14,9 %Olsza czarna 985 100 10,1%

5 Czy ogławiać drzewa na plantacjach nasien-nych?

Temat ogławiania pojawił się w Lasach Państwowych w ostatnich latach w wyni-ku nasilających się problemów technicznych ze zbiorem nasion z coraz wyższychszczepów i drzew na starszych plantacjach nasiennych, niosących za sobą wzrostkosztów pozyskania nasion. Leśnicy polscy, wizytujący plantacje nasienne w in-nych krajach europejskich jak Szwecja czy Czechy, w których są prowadzonezabiegi ogławiające na plantacjach, często nawet bardzo intensywne, podnosi-li konieczność rozpoczęcia stosowania tego typu zabiegów także i na polskichplantacjach. W związku z tym Dyrekcja Generalna Lasów Państwowych zleciłaInstytutowi Badawczemu Leśnictwa temat badawczy, realizowany w latach 2005-2009. Badania dotyczyły możliwości zastosowania zabiegów ogławiających naplantacjach nasiennych sosny zwyczajnej, modrzewia europejskiego, lipy drob-nolistnej, brzozy brodawkowatej i olszy czarnej i obejmowały zróżnicowane typyobiektów w różnym wieku (plantacje pochodzenia wegetatywnego lub genera-tywnego), a także różne warianty intensywności cięć. Wyniki badań należy trak-tować jednak jako wstępne, gdyż badania prowadzono jedynie w ciągu niecałych5 lat. Rezultaty badań wykazały, że zabiegi ogławiające są skuteczną metodąograniczania wzrostu drzew na wysokość, ale tylko wówczas, gdy zostaną zasto-sowane na młodych plantacjach nasiennych, na których szczepy lub drzewa niezaczęły jeszcze stykać się ze sobą koronami i będą mogły zareagować na przycię-cie górnej części korony intensyfikacją wzrostu pędów na boki. Ponadto istniejekonieczność powtarzania zabiegów w odstępach 2-3 lat (na plantacjach pocho-dzenia generatywnego częściej niż na plantacjach pochodzenia wegetatywnego),bowiem w przeciwnym wypadku ogłowione drzewa powrócą do wysokości sprzedzabiegu już po 3-4 latach, zwiększając jednocześnie liczbę pędów głównych po-wyżej miejsca cięcia ogławiającego na skutek przejęcia funkcji pędu przewod-niego przez 2-3, a nawet więcej bocznych gałęzi z okółków poniżej tego miejsca.Intensywny wzrost nowych pędów przewodnich w celu odbudowania utraconejczęści korony powoduje ponadto zmniejszenie intensywności kwitnienia szcze-pów bądź drzew, skutkujące obniżeniem produkcji nasion. Jednorazowy zabiegogławiający przynosi więc więcej szkód niż korzyści, a skuteczne mogą okazać sięjedynie zabiegi systematycznie i konsekwentnie kontynuowane. Przed podjęciemdecyzji o rozpoczęciu ogławiania na plantacji należy więc dokonać ekonomicz-

5

Rysunek 2: Plantacja nasienna sosny zwyczajnej w Nadleśnictwie Kwidzyn, za-łożona w 1999 roku (Fot. P. Markiewicz).

nej analizy opłacalności zabiegów, uwzględniającej wielkość zapotrzebowania nanasiona, koszty wykonywania zabiegów ogławiających oraz koszty zbioru nasionz nieogłowionych i ogłowionych drzew.

6 Podsumowanie

Plantacje nasienne ze względu na ich znaczenie w pracach selekcyjnych i gospo-darce leśnej są przedmiotem zainteresowania Międzynarodowej Unii Leśnych Or-ganizacji Badawczych - IUFRO. W 2008 roku z inicjatywy prof. Daga Lindgrenaze Szwecji odrodziła się sekcja IUFRO zajmująca się problematyką plantacji na-siennych. Trzecie spotkanie tej grupy planowane jest w przyszłym roku w Turcji.Pomimo że plantacje nasienne mają być ogniwem, który przekazuje wyniki pracnad udoskonalaniem drzew leśnych do praktyki, to w wielu przypadkach niezawsze jest to realizowane. W Polsce prace nad testowaniem drzew matecznychzostały rozpoczęte dopiero niedawno. W programie testowania planuje się testo-wanie zarówno plantacji nasiennych, jak i drzew matecznych, z których założonoplantacje. Trudno więc tutaj mówić o plantacjach nasiennych jako o końcowymogniwie w cyklu prac nad genetycznym udoskonalaniem drzew leśnych. Są onebowiem jeszcze dotychczas nie przetestowane pod względem genetycznym. Wwielu jednak krajach, gdzie prace selekcyjne są bardziej zawansowane niż wPolsce, funkcjonują plantacje drugiej i trzeciej generacji (Szwecja, USA, Au-stralia i Nowa Zelandia). Nasiona z takich obiektów charakteryzują się wysokąwartością genetyczną, są jednak droższe w porównaniu do tych pochodzącychz innych baz nasiennych. Pomimo że plantacje nasienne pełnią tak ważną ro-

6

Rysunek 3: Plantacja nasienna modrzewia europejskiego z 1998 roku w Nadle-śnictwie Bardo Śląskie, po drugim cięciu ogławiającym (Fot. P. Markiewicz).

lę w hodowli selekcyjnej drzew leśnych i poczyniono w tej dziedzinie znacznenakłady finansowe, w literaturze polskojęzycznej nie ma zbyt wielu opracowańna temat tych obiektów nasiennych. Zwykle wspomina się o plantacjach w kon-tekście prowadzonych tam zabiegów, czy też wykorzystania nasion z plantacji.Nie prowadzono również w Polsce zbyt wielu badań poświęconych wykorzystaniuplantacji nasiennych. Badania molekularne na plantacjach nasiennych dotyczyłygłównie zanieczyszczenia obcym pyłkiem i przepływu genów. W przeszłości pro-wadzono również prace związane ze stymulacją kwitnienia i obradzania drzew naplantacjach nasiennych, co jest szczególnie ważne w przypadku gatunków słaboobradzających, takich jak np. świerk. Do niewyjaśnionych do końca problemównależy często podnoszona tematyka zawężania lub też wzbogacania zmiennościgenetycznej upraw na skutek stosowania nasion z plantacji. Wydaje się więc,że wraz z wchodzeniem w okres obradzania młodych plantacji i uzyskiwaniemwyników o wartości hodowlanej tych obiektów w programie testowania, planta-cje nasienne będą stanowić coraz bardziej znaczące źródło nasion dla gospodarkileśnej. Niewątpliwie pojawiać się będą problemy związane z prowadzeniem plan-tacji nasiennych, jednak muszą one być rozwiązywane przez praktyków leśnikówwe współpracy z naukowcami w taki sposób, aby zoptymalizować wykorzystaniewielkiego potencjału tej bazy nasiennej.

7