Панина Галина Александровна




старонка1/2
Дата канвертавання15.04.2016
Памер405.1 Kb.
  1   2


На правах рукописи

Панина Галина Александровна
Морфобиологическое обоснование семенной продуктивности кустарниковых пород (аборигены и интродуценты)

в степной зоне Южного Урала


03.02.01-ботаника
Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Оренбург – 2010

Работа выполнена на кафедре лесоведения, озеленения и защиты леса ФГОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет» в 2005-2009 гг.

Научный доктор сельскохозяйственных наук, профессор

руководитель: Абаимов Виктор Федорович

Официальные доктор биологических наук, доцент

оппоненты Сафонов Максим Анатольевич

кандидат биологических наук, доцент



Яценко-Степанова Татьяна Николаевна

Ведущая Учреждение Российской академии наук

организация: Институт биологии Уфимского научного центра РАН

Защита состоится «02» апреля 2010 г. в _____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.180.02 при ГОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» по адресу: 460844, г. Оренбург ул. Советская, 19. Факс (тел.) (3532) 77-24-32. E – mail: ibrae@ospu.esoo.ru

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ГОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет».
Текст автореферата размещен на сайте ОГПУ www.ospu.ru « » марта 2010 год
Автореферат разослан « 2 » марта 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Мушинская Н.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Формирование полноценного урожая семян зависит от целого ряда внутренних и внешних факторов – генетических особенностей видов, комплекса конкретно складывающихся условий, начиная с момента заложения генеративных почек на растении и до формирования нового семени, причем напряженность каждого из природных факторов на отдельных этапах онтогенеза может значительно повлиять не только на семенную продуктивность, но и на посевные качества семян. (Николаева, 1982, 1985; Чепик, 1982; Малько, 2004).

Комплекс природных фактов нестабилен и наименее благоприятен для древесных и кустарниковых пород, в связи, с чем вопросы семеноведения и семеноводства приобретают исключительно важное значение, как в лесном хозяйстве, так и в озеленительной практике. Комплексных исследований по видовому составу, топографии, категориям насаждений кустарниковых пород, их биолого – экологическим свойствам, семенной продуктивности и качеству семенного материала в сухостепной зоне Южноуральского региона практически нет. В связи с чем разработка этих вопросов на наш взгляд является важной и актуальной.



Цель и задачи исследований. Основная цель проведенной нами в 2004-2009 гг. работы заключалась в оценке ресурсов, биолого – экологических свойств, семенной продуктивности и качества семенного материла кустарниковых пород – аборигенов и интродуцентов в условиях сухостепной зоны Южноуральского региона.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:



  1. Изучить морфологические особенности аборигенных и интродуцированных в регион видов кустарников, их плодов и семян

  2. Дать оценку биолого – экологическим свойствам видов кустарников

  3. Установить места локализации, площади дикорастущих зарослей на исследуемой территории, их категории, состав

  4. Оценить семенную продуктивность и качество семенного материала кустарников

Научная новизна работы. Впервые в Южно – Уральском регионе на значительном количестве видов аборигенов и интродуцентов проведены наблюдения и исследования за ресурсным потенциалом пород, их эдафической и топографической приуроченностью, ростом и развитием, морфо – биологическими особенностями и свойствами, жизнеспособностью, фитосанитарным состоянием. Дана оценка семенной продуктивности и качеству посевного материала. Разработаны рекомендации по использованию изученных видов кустарников в зеленом строительстве.

Практическая значимость результатов исследований. Полученные в исследованиях результаты дают четкое представление о ресурсных запасах исследуемых пород в изучаемом регионе, их морфобиологических особенностях, жизнеспособности, семенной продуктивности и качеству посевного материала, возможностях использования пород аборигенов и интродуцентов в зеленом строительстве. Результаты исследований используются в учебном процессе по курсам «Дендрология», «Декоративная дендрология», «Лесное семеноводство», «Ботаника».

Положения, выносимые на защиту.1.Морфобиологическая и ресурсная оценка видов кустарников района исследований.2.Семенная продуктивность и посевные качества семенного материала.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на региональных, международных научно – практических конференциях (Оренбург 2007, 2008, 2009; Пенза 2009), ежегодных научных конференциях Оренбургского ГАУ (205-2009 гг.)

Публикация материалов исследований. По материалам диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 5 в рецензируемых ВАК изданиях.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 148 страницах компьютерного текста, состоят из введения, 4 глав, выводов, практических рекомендаций, содержит 29 таблиц, 3 рисунка, приложения. Список использованной литературы включат 252 источника, в том числе 14 на иностранных языках.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность: доктору с.- х.н., профессору Оренбургского ГАУ Абаимову В.Ф. за внимание и исключительную помощь на всех этапах моей научной работы; к.с.- х.н. доценту Симоненковой В.А. за советы и помощь в определении вредителей и болезней плодов, семян.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении определены цели и задачи исследований, актуальность тематики, научная новизна, положения, выносимые на защиту, апробация результатов исследований, публикации.

Глава 1. Морфобиологические свойства и семенная продуктивность кустарниковых пород сухостепной зоны Южного Урала (обзор литературы). В диссертации проведен анализ отечественной и зарубежной литературы по биоэкологическим свойствам видов кустарников, их семенной продуктивности и качеству семенного материала.

Глава 2. Природные условия региона объекты и методики проведения исследований. Климатические условия в годы работы (2005-2009) были достаточно контрастными, но характерными для климата степной зоны Южного Урала с ГТК 0,3-0,8. Зимние температуры воздуха в 2006-2007 гг. опускались кратковременно до 32-350С, существенного урона насаждениям не принесли. Температуры во время цветения видов кустарников были положительные, осадки зимнего периода составляли 120-134 мм. Зимние осадки были на уровне 80-85 мм. 2008-2009 гг. отличался мягкой зимой, малоснежностью (97 мм) и отсутствием заморозков в период цветения видов.

Исследования проводились в 2005-2009 гг. на трех участках (Ташлинском, Оренбургском, Беляевском), входящим в западную, центральную и восточную зоны Оренбургской области на естественных дикорастущих массивах видов кустарников и интродуцированных в зону видов, составляющих основу городских насаждений. Участки насаждений для закладки пробных площадей (ОСТ 5669-83) подбирали на основе анализа лесоустроительных материалов и маршрутного обследования. Географическая привязка осуществлялась на местности с использованием прибора спутникового позиционирования JPS – Jarmin 76.

Категории зарослей устанавливали по (Пайбердину, 1963 и Клязника, 1974) с внесением некоторых изменений. Оценивались категории зарослей (КГ), структура насаждений, класс продуктивности надземной массы, урожайность. Индекс состояния (ИС) – по (Алексееву, 1982).

Фенологические наблюдения проводили по (Елагину, Лобанову 1979; Зайцеву 1981; Булыгину 1982). Оценка экзотов давалась по (Абаимову, 2007, 2009 гг.).

Оценка морфологических признаков видов осуществлялась по (Лакину, 1990; Огородникову, 1993), фитопатологическому состоянию – (Горленко, 1980; Шкаликовой, 2001).

Цифровой экспериментальный материал обработан методами биостатистики (Доспехов, 1985; Лакин, 1990), регрессионный многофакторный анализ зависимостей урожайности от экологических факторов выполнен с использованием программы Stat graphic.



Глава 3. Морфобиологическая характеристика, ресурсы и семенная продуктивность насаждений. Основная часть видов (9) принадлежат к семейству Rosaceae Juss. и по одному виду к семействам Berberidaceae Juss., Viburnaceae Dum., Caprifoliaceae Juss. Кроме основного типа у части видов выявлены дополнительные внутривидовые формы, установлены четко различающиеся по морфологическим, биолого – экологическим особенностям и экотопам популяции видов.

Абсолютно чистых по видовому составу зарослей кустарников нет. Чаще (до 92-98%) встречаются смешанные насаждения. Сопутствующими видами в зависимости от района и экотопа являются представители семейств Rosaceae Juss, Fabaceaea, Salicaceae, Rhamnaceae, Caprifoliaceae Juss

Для Cerasus fruticosa Pall. сопутствующими видами на плакорах являются Amygdalus nana L., Spiraea crenata L., (L.)C. Koch., Chamaecytisus ruthenicus (Fisch.ex Wooszcz.), на пойме, кроме вышеназванных видов, в составе зарослей присутствуют Prunus spinosa L, Lonicera tatarica L., Rhamnus cathartica L.

При доминанте Spiraea crenata L.сопутствующими видами по всем трем участкам обнаружены Caragana frutex (L.)C. Koch, Amygdalus nana L., по Беляевскому участку дополнительно Chamaecytisus ruthenicus (Fisch.ex Wooszcz.) и Genista tinctotia L. В зарослях Rosa majalis Herrm., на плакорах, сопутствующими видами являются Spiraea crenata L., Amygdalus nana L., Spiraea hypericifolia L., Caragana frutex (L.) C. Koch, Genista tinctotia L, Chamaecytisus ruthenicus (Fisch.ex Wooszcz.); на пойменных участках- Rubus caesius L., Padus avium Mill., Frangula alnus Mill., Rhamnus cathartica L.,



Artemisia abrotanum L., Lonicera tatarica L.

Prunus spinosa L- опушечный вид. В составе его зарослей сопутствующими видами выступают Cerasus fruticosa Pall, Rosa majalis Herrm, Frangula alnus Mill, Caragana frutex (L.) C. Koch, в западном участке отмечены Rubus idaeus L., Sorbus aucuparia L., Rosa pimpinellifolia L., Padus avium Mill., Lonicera tatarica L.

Виды Viburnum opulus L. и Crataegus sanguinea Pall. не образуют обширных зарослей и приурочены к опушкам лесов, где поизрастают совместно с Prunus spinosa L., Padus avium Mill., Lonicera tatarica L., Rosa majalis Herrm.

Наиболее крупные (территориально) по всем трем участкам утсановлены заросли Lonicera tatarica L., с коэффициентом густоты (КГ)0,8-1,0. Большинство зарослей этого вида приближается к моновидовым. Сопутствующие виды Caragana frutex (L.) C. Koch., Spiraea crenata L., Prunus spinosa L. занимают опушечное положение.

Таблица 1

Систематика видового состава кустарников


Наименование видов кустарников

Таксономические группы

семейство

род

Популяции,

внутривидовые таксоны



Барбарис обыкновенный

(Berberis vulgaris L.)



Berberidaceae Juss.

Berberis L.

-обычная-f. vulgare

-темно-пурпурная artro purpurea

(f.purpurea)


Спирея городчатая

(Spiraea crenata L.)




Rosaceae Juss.

Spiraea L.

-плакорная-

-пойменная-



Рябинник рябинолистный

(Sorbaria sorbifolia (L.) A.Br.



Rosaceae Juss.

Sorbaria A. Br.

-

Пузыреплодник

калинолистный

(Physocarpus opulifolius (L.)Maxim.).


Rosaceae Juss.

Physocarpus Cambess Maxim.

-ярко-желтая-(f.lutea Zabel.)

-низкая--(f.nana Zabel.)

-обычная-(f.vulgare

Zabel.)


Боярышник кроваво – красный (Crataegus sanguinea Pall.)

Rosacea

Juss.


Crategus L.

- обычная f .vulgare

-оранжевая f




Кизильник блестящий

(Cotoneaster lucidus Schlecht.)



Rosaceae Juss.

Cotoneaster Medik.

-

Ирга круглолистная

(Amelanchier rotundifolia (Lam.).Dum.Cours.)



Rosaceae Juss.

Amelanchier Medik.

-

Вишня степная (кустарниковая)

(Cerasus fruticosa Pall.)



Rosaceae Juss.

Cerasus Mill.

-низкорослая, плакорная(f.nana)

-высокорослая (f.altissima)



Слива колючая (торн)

(Prunus spinosa L.)



Rosaceae Juss.

Prunus L.

-плакорная-

-подлесочная-



Калина красная (обыкновенная)

(Viburnum opulus L.)



Viburnaceae Dum.

Viburnum L.

-обычная-f.vulgaris

-стерильная-v.opulus (f.roseum)



Жимолость татарская (Lonicera tatarica L.)

Caprifoliaceae

Juss.


Lonicera L.

-белая-f.alba Loisel.

-желтая-f.lutea Loud.

сибирская(красная)-f.sibirica Pers.


Сплошные и смешанные насаждения характерны для Cerasus fruticosa Pall., Spiraea crenata L., Rosa majalis Herrm., Lonicera tatarica L.; куртинные и Редкокуртинные – для - Prunus spinosa L., Crataegus sanguinea Pall., Viburnum opulus L. Средний возраст стволиков 6-13 лет у мелких и средних по высоте видов до 15-19 лет у высокорослых. Степень плодоношения колебалась в широком диапазоне от 5 баллов (отличное) до 2 баллов (плохое). Пораженность фитопатогенами оценивается как слабая и средняя на уровне 1-2 баллов.Оценка индекса состояния насаждений Ташлинского и Беляевского участков соответствуют здоровому, а Оренбургского – ослабленному и даже сильно ослабленному, что связано с сильным антропогенным давлением. В разделе 3.3. дается морфологическая характеристика видов, отмечается их высокая способность к побегообразованию и наличие у видов популяционной и внутри видовой изменчивости, связанных с условиями местопроизрастания и закрепленной в генотипах видов. Четкой закономерности в приростах однолетних побегов по участкам не выявлено, хотя есть тенденция, увеличения длины годичного прироста по самому экологически чистому Беляевскому участку. Наибольший прирост характерен для высокорослых кустарников (40-56 см), наименьший (9-11) для низкорослых. Варьирование показателей годичных приростов побегов было на уровне 5-9 до 19-24%.

К группе умеренного роста (по Немовой, 2000) с приростом 0,3-0,6 м отнесены Berberis vulgaris L, Sorbaria sorbifolia L. A.Br., Viburnum opulus L, Lonicera tatarica L, Crataegus sanguinea, Prunus spinosa L; к медленно растущим (прирост 0,25-0,3 м) отнесены Rosa majalis Herrm, Spiraea crenata L; очень медленно растущие (до 0,2 м) - Cerasus fruticosa Pall, Cotonaster lucidus Schlecht, Physocarpus opulifolius L.Maxim. Раздел 3.4. дается оценка явлений роста и развития растений.

Таблица 2

Характеристика зарослей кустарников (ср. за 2005-2008 гг.)



Виды кустарников

Категория зарослей (КГ/шт.)

Возраст, лет

Высота, м

Класс продуктивности

Урожайность,

балл/ кг


Поражение фитопатогенами, балл/%

Ташлинский участок




Вишня степная

0,7/7,5

11

0,87

2-3

4-3/0,250-0,130

среднее, 2/27,5

Спирея городчатая

1,0/16,2

6

0,74

3

3-2/0,025-0,019

единичное,

1/5,2


Роза коричная

1,0-0,7/17,3-9,7

12

1,3-1,75

1-2

5-4/0,155-0,132

единичное-среднее,

2-1/17,3


Слива колючая

0,7/17,0

13

1,72

1-2

5-4/0,415-0,350

единичное-среднее,

1-2/5,0-22,6



Боярышник кр. красный

0,4-0,1/3-1,8

19

2,3

1

5/0,820-0,680

Среднее,

2/25,3


Калина красная

0,4-0,1/3,5-2,0

16

2,5

1

5/1,250-0,990

единичное/1

Жимолость татарская

1,0-0,7/14,5-9,5

14

2,2

1

5-4/0,158-0,141

среднее,

2/27,0


Оренбургский участок

Вишня степная

0,7/8,0

11

0,89

2-3

4-3/0,220-0,148

среднее, 2/28,3

Спирея городчатая

0,7/10,5

8

0,80-1,0

2-3

3/0,025-0,014

единичное,

1/8,5


Роза коричная

0,7/14,0


11

1,25-1,80

1-2

4-3/0,135-0,085

слабое-среднее

1-2 единичное 22,3



Слива колючая

0,7-0,4/11,6-4,4



12

1,40-1,60

1-2

5-4/0,400-0,250

среднее,

2/28,3


Боярышник кр. красный

0,4-0,1/3,8-1,5

16

2,2-2,5

1-2

5-4/0,820-0,750

средне,

2/21,4


Калина красная

0,4-0,1/3,6-2,1

17

2,77

1

5/0,990-0,740

среднее, 2/20,6

Жимолость татарская

0,7/10,9

16

2,40

1

5/0,150-0,140

среднее,

2/25,5


Беляевский участок

Вишня степная

0,7/7,2

10

0,72

3

4-3/0,220-0,180

единичное/1,0

Спирея городчатая

0,7/8,0

8

0,70

3

3-2/0,023-0,017

единичное/1,0

Роза коричная

1,0-0,7/15,0-7,5

14

1,51

1-2

5-4/0,210-0,140

среднее

2/25,3


Слива колючая

0,7-0,4/9,2-4,0

16

1,64

1

4-3/0,450-0,280

1-2 единичное среднее

26,1


Боярышник кр. красный

0,1/1,5

17

2,15

1

4/0,760-0,650

средне

2/24,6


Калина красная

0,1/1,2

15

2,53

1

4/1,140-1,060

среднее 2/25,9

Жимолость татарская

1,0-0,7/14,3-9,3

16

1,89

1

5/0,170-0,140

единичное, 1,0

Рисунок 1

График годичных приростов, см

Фенологические наблюдения за ростом и развитием видов с оценкой их температурно – фенологических связей показали, что начало вегетации приходится на период наступления среднесуточной температуры от 7,2 до 9, 00 С и суммы среднесуточных температур за этот период порядка 210-3300 С. Зацветают кустарники при 9,8-16,50 С и ∑t0 С 310-5300 С. На конец вегетации виды кустарников накапливают ∑t0 С до 2300-26800 , при общей сумме положительных температур выше + 100 С в Южноуральской степной зоне 2800-29000 , что говорит о полной теплообеспеченности видов в этой зоне.

Рост побегов, в зависимости от вида продолжается от 36 у Viburnum opulus до 84 суток у Lonicera tatarica L. Наибольшей продолжительностью цветения отличаются Sorbaria sorbifolia L.A.Br. и Cotoneaster lucidus Schlecht (18-20 суток), остальные виды укладываются в срок 7-13 суток. Поведенный анализ фенологического развития видов по трем участкам наблюдений не выявил существенного сдвига наступления фенофаз, разница в сроках укладывалась в 2-3 суток.

Наибольшая величина площади листовой поверхности характерна для высокорослых кустарников, у которых листовой индекс находится на уровне 3-7. У среднерослых он достигает 0,97-1,3, а у низкорослых снижается до 0,6-0,7. Наибольшая площадь листвой поверхности свойственна видам западного участка, к востоку она убывает в среднем на 20-30%.

Анализ генеративной сферы кустарников, их цветков и соцветий (раздел 3.5.) выявил большое многообразие, связанное с их принадлежностью к различным семействам и ботаническим родам. Наиболее крупные соцветия характерны для высокорослых кустарников (7-12 см), наибольший диаметр цветка у Rosa majalis Herrm и Prunus spinosa L (12-35 мм), у остальных видов в пределах 3,8-7,8 мм. Варьирование показателей морфологических признаков цветков и соцветий по трем участкам и разногодичное – незначительное (5-15 %). Проведенный морфологический анализ плодов и семян кустарников не выявил существенных отклонений по исследуемым участкам; вариабельность количественных и качественных признаков больше зависила от конкретных условий их формирования.

В разделе 3.6. дается оценка биологическим свойствам семенного материала видов. По длительности периода покоя семян исследуемые виды мы разделили на две группы: семена способные прорастать вскоре после сбора и имеющие длительный срок послеуборочного дозревания. Оценка посевных качеств семян в эксперименте соответствует ГОСТ, а 13204 – 91. В седьмом разделе 3 главы дается оценка вредоносности вредителей и болезней по отношению к семенному материалу.

Площадь листовой поверхности видов кустарников, м2 Таблица 3



Виды

Участки

Ташлинский

Оренбургский

Беляевский

S

листа


см2 .

число листь-

ев

на побеге, шт.



число побе-

гов


на

2 /шт.



S

листь-


ев

на

1 м2 2



S

листа


см2.

число листьев на побеге, шт.

число побегов на 1 м2 /шт.

S листьев

на

1 м2 2



S

листа,


см2.

число листьев на побеге, шт.

число побегов на 1 м2 /шт.

S

листьев


на

1 м2 2



Барбарис обыкн.

4,15

93

19

0,733

4,20

105

22

0,970

3,92

84

15

0,494

Спирея гор.

4,65

80

33

1,188

4,67

77

35

1,258

4,60

71

32

1,045

Рябинник рябин.

150,31

16

24

5,772

154,14

18

26

7,214

142,1

16

23

5,229

Роза майская

9,94

39

32

0,909

9,86

44

34

1,325

9,40

41

31

1,067

Боярышник сибирский

21,12

153

8

2,585

22,34

165

8

2,949

20,13

145

8

2,335

Кизильник блестящий

5,40

52

27

0,758

5,83

50

28

0,816

5,60

45

27

0,681

Ирга круглол.

6,60

67

26

1,150

8,56

75

19

1,220

7,91

70

20

1,107

Вишня кустарн.

4,72

63

21

0,625

4,70

66

23

0,714

4,65

60

20

0,558

Калина кр.

32,26

188

6

3,639

38,56

193

7

5,209

31,93

186

6

3,563

Слива колючая

12,54

82

19

1,954

12,13

90

18

1,965

10,88

80

18

1,566

Жимолость татарская

4,29

70

19

0,571

4,37

73


21

0,699

4,22

68

20

0,539

  1   2


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

    Галоўная старонка