Экологическая оценка и биоресурсный потенциал растений семейства fabaceae lindl в условиях ландшафтов Новгородской области




старонка3/6
Дата канвертавання25.04.2016
Памер0.81 Mb.
1   2   3   4   5   6

Показатели фотосинтетической деятельности бобовых растений Растения отдельных экологических групп поглощают неодинаковое количество лучистой энергии, что связано с площадью листовой поверхности и ориентацией листьев по отношению к свету. Для получения высоких урожаев необходимо регулировать густоту стояния растений на площади, чтобы все растения находились в оптимальных условиях освещения.

Установлено, что чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) у дикорастущих видов бобовых растений значительно варьирует в течение вегетационного периода. В фазу бутонизации - начало цветения ЧПФ составила 3,2 - 4,4 г/ м2 сут. (лугово-мезофитного экотипа); 3,1 - 4,2 г/ м2сут. (пойменного экотипа среднего уровня увлажнения); 2,8 - 5,4 г/ м2 сут. (залежи). Максимум ЧПФ у пойменного экотипа среднего уровня увлажнения приходится на фазу созревания семян, а у растений других экотопов на фазу бутонизации. Практически во всех одновидовых и смешанных посевах в фазу «бутонизация - начало цветения» ЧПФ вновь снижается, а урожайность растений продолжает увеличиваться за счет большой площади листьев. Наибольший прирост сухого вещества у растений наблюдается при большой площади листьев и высокой среднесуточной продуктивности фотосинтеза.

Растения Trifolium hybridum, T. repens, Medicago lupulina, Melilotus albus являются полиморфными видами по морфобиологическим признакам и обладают большим потенциалом и адаптационными возможностями, что создает благоприятные условия для формирования высокого урожая зеленой массы. Данные виды имеют высокую экологическую пластичность, произрастают на различных типах почвы, в условиях различного рельефа и характера увлажнения. Выявленные нами виды Astragalus glycyphyllus, A. danicus и Trifolium hybridum, Lotus corniculatus (пойменный экотип среднего уровня увлажнения), Medicago lupulina, T. repens (экотип залежи) являются высоко облиственными. Листья у них не осыпаются до конца вегетации, их можно использовать для создания сортов пастбищного типа.

Фенология цветения экотипов Средняя продолжительность периода отрастание - начало цвете­ния одного растения в наших исследованиях увеличивалась от ранних к позд­ним формам и изменялась от 40 до 70 дней, средняя продолжительность периода отрастание - цветение была равна 56 ± 1,5 дня. Продолжительность цветения цветка 4-7 дней, соцветия -6-20 дней, растения - 30-45 дней, вида - 34-50 дней. В пасмурную дождливую погоду темп цветения цветка, соцветия и экотипа за­медляется, а в сухую теплую ускоряется. Позднеспелые виды цветут более дружно, чем раннеспелые. У последних из-за появления подгона цветение очень растягивается, и вследствие этого неравномерно созре­вают семена. Результаты наших исследований показали, что продолжительность цветения связана также с типом соцветия, его величиной и разветвленностью. Размеры розетки также оказывают существенное влияние

на цветение растения. Растянутым периодом цветения характеризуются экотипы, формирующие крупную прикорневую розетку, они медленно отрастают весной и после укоса. Раннеспелые виды с обильным и дружным цветением обычно имеют полулежачую и полупрямостоячую форму куста. Как правило, у таких растений цветущие побеги преобладают над не цветущими, т.е такие особи имеют ярово-озимый тип развития боковых побегов. К ним относятся раннеспелая группа растений в популяции Trifolium aureum,



T. arvense и Medicago lupulina (экотип залежи). У Trifolium hybridum (лугово -мезофитный экотип) с озимо-яровыми особями (нецветущие побеги в кусте преобладают над цветущими) в ходе перезимовки цветущие побеги отмирают,

перезимовавшие растения весной выходят ослабленными, очень медленно отрастают и зацветают одновременно с растениями позднеспелой группы или выпадают из травостоя. Растения с озимым типом развития - Trifolium repens (экотип залежи), Lotus corniculatus (лугово-мезофитный экотип) и Trifolium fragiferum L. (экотип соляных отмелей) - имеют мощную прикорневую розетку и устойчивы к неблагоприятным условиям перезимовки.

Изучение динамики цветения бобовых растений, позволяет создать медоносный конвейер. В годы с ранней и дружной весной дикорастущие бобовые растения на открытых местах обитания зацветают в третьей декаде мая. Луговой медосбор неустойчив и резко колеблется по годам. Так, в 2007 г затяжная холодная весна значительно сдвинула начало цветения, а период цветения в летнее время затянулся. Продлить период цветения можно при комбинированном использовании травостоя. Зеленую массу Trifolium hybridum, T. repens, Astragalus cicer, Medicago falcata, M. sativa второго и последующих лет жизни можно скашивать на корм, после чего отрастают боковые побеги, они цветут до заморозков, являясь хорошим источником осеннего медосбора. Для получения позднего взятка меда можно использовать Trifolium hybridum,

T. incarnatum и Melilotus. Высокая степень их обсеменения играет важную роль в медоносном конвейере. Детальное изучение дикорастущих бобовых растений позволило разделить экотипы суходольного и пойменного луга по продолжительности цветения. При изучении нектароносности растений выше перечисленных видов нами установлено, что чем интенсивнее происходит фотосинтез, тем сильнее выделяется нектар. Реакция нектарника на изменение внешних условий происходит очень быстро и выражается в изменении физиологической активности частей цветка, о чем можно судить по количеству выделяющегося нектара и по его сахаристости. Поэтому хороший медосбор обеспечивают бобовые растения с проективным покрытием свыше 65%. Продолжительность цветения пойменных экотипов на 10 дней длиннее суходольных. Дикорастущие бобовые виды, встречаемые на сенокосах и пастбищах, посещаются пчелами в 2,5 раза чаще по сравнению с залежными и пойменными экотипами.

Для создания травостоя сенокосного типа использования важное значение имеет пик цветения растений Trifolium hybridum, T. pratense, Medicago varia, M. falcata, M. lupulina, Lotus corniculatus, Melilotus albus,



M. officinalis и Lathyrus pratensis в естественных условиях произрастания. Этот фактор необходимо учитывать при выборе сроков сенокошения. В травосмеси для более рационального использования сенокосной зрелости растений луга рекомендовано включать виды со сходными по времени сроками цветения.

Из полученных данных следует, что в естественных условиях произрастания большинство представленных в травостое видов растений являются летнецветущими, что способствует равномерному созреванию травостоя и позволяет многократно использовать его на корм, а также имеют высокую степень самовозобновления травостоя.



Влияние экологических условий произрастания на формирование генеративных побегов у дикорастущих видов бобовых Отдельные виды бобовых растений значительно отличаются между собой по величине соцветий в зависимости от мест произрастания. Исключение составили растения Lathyrus palustris, Lotus corniculatus, Medicago falcata, M. varia (пойменного экотипа среднего уровня увлажнения), у которых период цветения продолжался до 40 дней и заканчивался во второй декаде июля. Растения данного экотипа формировали больше ветвей второго порядка, кусты были более ветвистыми по сравнению с суходольным лугом и залежью, вследствие чего число соцветий в среднем на побег было больше. Количество генеративных побегов на одно растение составляло от 2,4 шт. у Tri­folium montanum (лугово-мезофитного экотипа) до 17,9 шт. у T. hybridum (лугово-мезофитного экотипа), что способствует формированию травостоя с хорошо развитыми генеративными побегами.

Изучаемые виды люцерны отличались по количеству побегов на одно растение и, соответственно, соцветий на побег. У Medicago falcata (лугово-мезофитного экотипа) отмечено максимальное количество генеративных побегов - 33,4 шт. В 2006 году в изучаемой популяции Medicago falcata на Шелонских лугах было найдено на одном растении 123 генеративных побега, что на 28 % больше, чем в 2003 и 2005 г., тогда как в 2001 году было найдено максимально 34 генеративных побега на растение. Необходимо отметить, что снижение числа побегов не связано со снижением численности растений в популяции. Число продуктивных стеблей в среднем за шесть лет колебалось от 47 до 55 стеблей на 1 м2, но с возрастом часть стеблей усыхает, густота несколько снижается. Недостаток света на ранних фазах развития отрицательно сказывается на развитии люцерны в дальнейшем и, в частности, на заложении репродуктивных органов. Кроме того, у репродуктивных органов отмечена меньшая площадь листовой поверхности, невысокая ветвистость, более тонкий стебель и т.д. Нами установлено, что формирование соцветий во многом зависит от густоты травостоя. Число цветков в соцветии различалось от 6,5 у Astragalus arenarius (экотипа сосняка лишайникового) до 93,5 у Anthyllis macrocephala (лугово-мезофитного экотипа). Выявлена зависимость: чем больше цветков в соцветии, тем меньше соцветий на побеге. Наиболее высокие показатели семенной продуктивности отмечены у Anthyllis macrocephala (этот экотип формирует большое число многоцветковых соцветий), а низкие показатели у Astragalus arenarius с большим числом генеративных побегов.

Повышение температуры в июле (2001, 2003, 2007, 2010, 2011гг.) ускоряло период цветения позднелетнецветущих видов в среднем на 12 дней. Отсутствие осадков и высокие температуры в период образования и налива семян привели к образованию щуплых и невыполненных семян. Максимальное количество соцветий (82 шт.) на растение отмечено у Medicago falcata (пойменного экотипа среднего уровня увлажнения). У Medicago falcata (лугово – мезофитного экотипа) количество соцветий может составлять от 10 до 124 шт. Высокий процент завязавшихся бобов отмечен у Trifolium montanum, Anthyllis macrocephala (лугово – мезофитного экотипа), Trifolium medium (экотипа залежи) и Trifolium fragiferum (экотипа соляных отмелей). Обсемененность соцветий изменялась от 14,8% до 64,9%. Популяции сухих мест обитания и в засушливые вегетационные периоды имели низкий процент обсемененных соцветий - не более 10-12 %.

Анализ полученных результатов показал, что низкий процент обсемененности отмечен у Tri­folium montanum (лугово – мезофитного экотипа), Tri­folium medium (опушечного и залежного экотипа), Tri­folium fragiferum (экотипа соляных отмелей), а также у Astragalus danicus, A. arenarius, Tri­folium incarnatum. Для вышеперечисленных видов основным способом размножения являются семенной. Больше проростков обнаружено в ценозах, где обильно пред­ставлены взрослые генеративные растения. В целом, число всходов обычно невелико, и найти их в луговых тра­востоях весьма затруднительно. Семена в природных условиях трудно прорастают (не более 5 % от самовысева), следствием этого в последнее время является уменьшение площади, занятой данными видами.

За все годы исследований выявлено, что с увеличением густоты тра­востоя процент продуктивных стеблей снижается. В условиях вегетационного периода 2005 года процент продуктивных стеблей снижался от 62%, при общей густоте 165 стеблей на 1 м2, до 54% при густоте 322 стебля на 1 м2. Если в 2003 году отмечены незначительные колебания, то в 2006 году процент продуктивных стеблей снижался с 82% до 65% и с 78% до 59%. Так, в 2007 году на загущенном травостое процент продуктивных стеблей колебался от 58,3 до 71,2; в то время как на изреженном травостое от 64,3 до 30,1 или в абсолютном выражении, соответственно, от 136 до 181 и от 200 до 147 стеблей на 1 м2.

Структура семенной продуктивности Семенное возобновление способствует сохранению вида в естественных ценозах, так как для этих целей образуется достаточно семян. В агрофитоценозах треть видового состава изучаемых бобовых являются высоко – и среднеактивными видами с семенным возобновлением. К высокоактивным относятся Medicago lupulina, Melilotus albus – (экотипы залежи), Trifolium hybridum, Melilotus officinalis – (лугово мезофитный экотип), Tri­folium pratense (экотип террас речных долин), к среднеактивным - Medicago falcata - (пойменный экотип среднего уровня увлажнения), Medicago varia -(лугово -мезофитный экотип). У Tri­folium pratense (экотипа террас речных долин) и Trifolium hybridum (лугово-мезофитного экотипа) сформировалось от 10 до 44 побегов на особь, причем число генеративных побегов почти в 3 раза превосходило число вегетативных (табл. 4). На соцветиях первого порядка, развивающихся на главном побеге, на 10-20 цветков больше, чем на соцветиях второго порядка, развивающихся на боковых побегах. Выявлено, что количество цветков в головке первого порядка у Trifolium pratense колеблется от 34 до 147, а у Trifolium hybridum от 22 до 92 шт. Завязываемость семян у Tri­folium pratense оказалась невысокой и составила 29-38% от потенциала. В итоге, коэффициент продуктивности у раннеспелого и позднеспелого типа Tri­folium pratense 11,5-11,9 %, а у Tri­folium hybridum (лугово-мезофитного экотипа) в три раза выше – 33 %.

Высокая потенциальная семенная продуктивность (ПСП) выявлена у Trifolium pratense - позднеспелого типа и у Astragalus danicus. У данных видов и максимальное количество соцветий. Низкая ПСП у Astragalus arenarius, семенное возобновление минимальное. Следовательно, данный вид на территории Новгородской области является редким и находится на грани исчезновения. Melilotus officinalis и M. albus отличаются довольно высокой плодовитостью, у них на кисти образуется до 50-77 цветков и только 56 %

Таблица 4 - Элементы семенной продуктивности дикорастущих бобовых растений (2006-2011гг.)

Вид и экотип



Число, шт

ПСП

УРСП

РСП

Кпр,

%



С/с,%

Кс, %

Ксоз, %


соцве

тий


/побег

цветков в соц -ветии

семяза-

чатков в завязи



бобов в соцветии

семян в зеленом бобе

семян в зрелом бобе

М±m

М±m

М±m

М±m

%

М±m

М±m

Astragalus danicus

5,2±0,1

29,8±0,2

10,2±2,0

23,2±3,0

78

2,5±0,4

2,1±0,1

1580,6

130,6

121,0

7,6

20,5

82,6

92,6

Astragalus glycyphyllus

2,6±0,2

12,6±1,0

10,2±1,0

9,1±2,0

72

9,0±0,8

8,4±0,2

334,1

83,5

65,8

19,7

82,3

25,0

78,8

Medicago falcataлуг- мезофитный

7,8±0,3

10,4±2,0

7,8±0,3

8,3±0,4

80

4,1±0,2

3,8±0,3

632,7

225,9

220,1

34,8

48,7

35,7

97,4


Medicago falcata -пойм. ср. ур. увл.

9,0±0,2

10,1±4,0

8,0±0,4

8,8±0,5

87

4,2±0,3

4,0±0,1

727,2

173,1

170,1

23,4

50,0

23,8

98,3


Medicago varia - луг- мезофитный

8,7±0,2

14,0±3,0

9,6±0,4

11,3±0,2

81

6,3±0,4

6,1±0,2

1169,3

191,6

185,6

15,9

63,5

16,3

96,9


Medicago lupulina - залежи

10,6±0,4

10,2±6,0

8,1±0,7

8,5±0,4

84

4,5±0,1

4,2±0,2

875,7

380,1

368,5

42,1

51,8

43,4

96,9


Melilotus albus - залежи

23±0,8

50±3,0

3,2±0,2

29±2,0

58

2,1±0,3

1,6±0,3

4657,2

2116,9

368,0

7,9

50,0

45,4

17,4


Melilotus officinalis- луг- мезофитный

18±0,5

77±5,0

4,4±1,2

18±0,4

23

1,4±0,1

1,0±0,2

3308,1

1438,3

108,2

3,3

22,7

43,4



7,5

Tri­folium repens – луг. -мезофитный

1,4±0,0

69,1±6,0

4,8±0,3

58±6,0

84

2,5±0,2

2,0±0,1

464,3

77,4

52,4

11,3

41,7

16,7

67,7

Tri­folium repens – залежи

2.2±0,1

64,9±5,0

4,2±0,1

43,4±4,0

67

2,2±0,2

1,9±0,2

599,7

96,7

77,5

12,9

45,2

16,1

80,1

Trifolium hybridum – пойм. ср.ур.увл

4,5±0,1

46,0±4,0

1,8±0,2

29,4±3,0

46

1,1±0,1

1,0±0,1

372,6

128,4

122,1

32,7

55,5

34,5

95,1

Trifolium hybridum – луг.- мезофитный

5,2±0,2

56,1±6,0

1,6±0,1

23,5±5,0

42

1,0±0,1

0,9±0,1

466,7

186,7

154,2

33,0

56,2

40,0

82,6

Trifolium pratense –пойм. ср.ур.увл.

11,6±0,1

60,0±6,0

1,8±0,0

30±4,0

47

1,0±0,1

0,9±0,1


1252,8

176,4

144,2

11,5

50,0

14,1

81,7

Trifolium pratense – терр. реч. дол.

13,2±0,3

64,2±5,0

2,2±0,1

34±5,0

54

1,1±0,2

1,0±0,2

1864,3

332,9

221,4

11,9

45,4

17,8

66,5

отмечен у Trifolium repens и Medicago falcata (лугово-мезофитного экотипа). Процент семязачатков, давших семена (С/с), изменялся от 12,5% у Astragalus arenarius до 82,3 % у Astragalus glycyphyllus. По этому показателю Medicago falcata (42,1%) пойменный экотип Ильменского глинта на карбонатных обнажениях занимает среднее положение. Корреляционный анализ экспериментального материала позволил установить тесную положительную зависимость (r>0,7) между числом соцветий на генеративный побег и числом семян в соцветии, числом цветков в соцветии и продолжительностью вегетационного периода. Выявлена средняя степень корреляции (r>0,5) между числом соцветий на генеративный побег и числом бобов в соцветии, числом бобов в соцветии и продолжительностью цветения растения Trifolium repens и Medicago falcata (лугово-мезофитного экотипа).

Нами установлено, что наиболее связанными являются признаки: число соцветий на побег и цветков в соцветии, причем эта корреляция отрицательная, то есть, чем больше цветков в соцветии, тем меньше соцветий формируется на генеративном побеге. Эта зависимость закономерна и определяется ограниченными резервами питательных веществ, обеспечивающих развитие генеративных структур.

1   2   3   4   5   6


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка