Содержание к диссертации
Введение
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ 8
2 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ 17
3 ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ И ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЙ 39
4 ВИДОВОЙ СОСТАВ И БИОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ В САРАТОВСКУЮ ОБЛАСТЬ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМ. ROSACEAE JUSS 51
4Л Систематика и география интродуцентов 52
4.2 Биоэкологическая характеристика интродуцентов... 76
4.2Л Сезонное развитие интродуцентов 77
4.2.2 Толерантность интродуцентов к гидротермическому режиму 91
4.2.2Л Жароустойчивость интродуцентов 93
4.2.2.2 Морозоустойчивость и зимостойкость интродуцентов 98
4.2.2.3 Толерантность интродуцентов к дефициту влаги 101
5 РЕПРОДУКЦИЯ ИНТРОДУЦЕНТОВ 106
5Л Качество плодов и семян 107
5.2 Контейнерный метод и перспективность его использования при вы ращивании посадочного материала 112
6 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВНЕДРЕНИЮ ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМ.ROSACEAE JUSS. В ОЗЕЛЕНЕНИЕ ГОРОДОВ И СЕЛ САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ 119
6.1 Целесообразность широкого введения в озеленение, интродуцированных в Саратовскую область представителей сем. Rosaceae Juss 119
6.2 Теоретическое обоснование перспективности новых видов для интродукции в условия Саратовской области ...121
6.3 Улучшение условий содержания насаждений, как один из важнейших приемов повышения их эффективности 129
Основные выводы и предложения производству 131
Список использованной литературы 134
Приложение 158
- Сезонное развитие интродуцентов
- Контейнерный метод и перспективность его использования при вы ращивании посадочного материала
- Теоретическое обоснование перспективности новых видов для интродукции в условия Саратовской области
Введение к работе
Актуальность темы. Озеленение городов и населенных пунктов, развитие защитного лесоразведения и лесокультурного производства является одним из эффективных методов, направленных на оздоровление окружающей среды. Наиболее актуально решение этих вопросов в засушливых районах России, в большей степени подверженных процессам опустынивания, к которым относится и Саратовская область. Для создания садов и парков, озеленения городов и сел, защитного лесоразведения большой практический интерес представляют виды сем. Rosaceae Juss.
Работа выполнялась в соответствии с разделом темы научных исследований кафедры биологии и экологии Балашовского филиала Саратовского государственного университета им. II. Г. Чернышевского «Зеленые насаждения городов и сел Саратовской области, их состояние и пути улучшения». Научные исследования осуществлялись в период с 1999 г. по 2005 г. на опытных участках Балашовского филиала СГУ, в парках города Балашова, в насаждениях городов и поселков области.
Цель и задачи исследований. Изучение систематики, географии и экобиологической характеристики интродуцированных в различные природные условия Саратовской области представителей сем. Rosaceae; подбор исходных для интродукции в район исследования новых видов этого семейства; разработка озеленительного ассортимента и практических рекомендаций по созданию и содержанию насаждений. Основные задачи:
-
Изучить систематику и географию интродуцированных в Саратовскую область представителей сем. Rosaceae.
-
Изучить сезонный рост и развитие у представителей сем. Rosaceae, успешно интродуцированных в Саратовскую область.
-
Определить у 29 видов физиологические показатели жаро —, морозоустойчивости и зимостойкости, а также оптимальный режим увлажнения почвы для содержания интродуцентов.
-
У десяти видов, достигших возраста цветения и плодоношения, определить показатели качества семян и плодов.
-
Осуществить теоретический отбор новых перспективных видов из сем. Rosaceae для их интродукции в район исследований.
6 Разработать озеленительный ассортимент дифференцированно
природным зонам района исследований.
-
Определить эффективность внедрения контейнерного метода выращивания посадочного материала в питомники Саратовской области.
-
Разработать рекомендации производству, направленные на повышение устойчивости и декоративности насаждений за счет введения в культуру видов из сем. Rosaceae.
Научная новизна. Впервые определен видовой состав растений сем. Rosaceae, интродуцированных в Саратовскую облас^ьрЗЬуяен» сеаонный
вю. ; -i.tfka
,j С Ur.ephjtt 2WT РК
рост и развитие у интродуцентов, определена степень их толерантности к гидротермическому режиму, а также эффективность применения контейнерного метода для выращивания посадочного материала видов из сем. Rosaceae. Выявлены перспективные флористические источники для интродукции в область новых ценных видов из сем. Rosaceae. Разработан озеленительный ассортимент дифференцированно природным зонам области.
Достоверность результатов исследований и выводов подтверждается обширным материалом, собранным в результате многолетних исследований с использованием современных методов изучения в области интродукции, физиологии и экологии растений, а также обработкой полевого материала методами математической статистики, с применением компьютерных программ Statistic и Microsoft Excel.
Практическая значимость и внедрение результатов исследования. Широкое внедрение в озеленение Саратовской области разработанного ассортимента растений сем. Rosaceae, представленного 55 декоративными видами из 20 родов, успешно интродуцированных, и интродукция новых 44 видов из этого семейства позволит повысить декоративность, устойчивость и экологическую эффективность насаждений. Внедрение контейнерного метода выращивания посадочного материала в питомники области обеспечит более высокий выход стандартного посадочного материала, снижение трудозатрат и себестоимости. Полученные результаты по изучению у 29 видов сезонного развития, определению физиологических показателей жаро-, морозоустойчивости и зимостойкости, а также показателей качества плодов и семян может найти применение в организации работы питомников, при планировании и создании насаждений. Разработанные рекомендации по ассортименту, контейнерному методу и содержанию насаждений переданы 12 мая 2004 г. для практического использования Балашовскому лесхозу, а также организации НП санитарной очистки и благоустройства г. Балашова, осуществляющей озеленение.
Апробация работы. Результаты научно-исследовательской работы докладывались на конференциях молодых ученых и аспирантов в Балашовском филиале Саратовского госуниверситета; в 2004 г. на Международной конференции по проблемам в области экологии в Белгородском государственном технологическом университете; в 2004 г. на научно-практической конференции, посвященной 50-летию кафедры общего земледелия Пензенской государственной сельскохозяйственной академии, а также в 2005 г. на Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация ландшафтов и рекреационных зон на зональных и нарушенных землях» в Воронежской государственной лесотехнической академии.
Личный вклад автора. Диссертация является результатом многолетних (1999-2005 гг.) комплексных исследований, выполненных лично соискателем. Автором диссертации самостоятельно разработаны программа и методы исследований; проведены опыты, осуществлен сбор, обработка и анализ материала; обоснованы теоретические положения
диссертационной работы, выводы и рекомендации. Опубликованные работы написаны соискателем или при непосредственном его участии.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
-
Систематика, география и экобиологическая характеристика интродуцированных в Саратовскую область 55 представителей сем. Rosaceae.
-
Сезонный рост и развитие 29 видов, интродуцированных в Саратовскую область, и их толерантность к гидротермическому режиму.
3 Показатели качества плодов и семян у 10 интродуцированных
представителей из сем. Rosaceae.
-
Ассортимент растений для озеленения состоящий из 55 видов, представляющих сем. Rosaceae.
-
Перспективные флористические источники для подбора видов из сем. Rosaceae, с целью их интродукции в Саратовскую область.
-
Теоретический подбор перспективных для интродукции в Саратовскую область 44 новых видов, представляющих сем. Rosaceae.
-
Целесообразность внедрения в питомники контейнерного метода выращивания посадочного материала.
-
Рекомендации по внедрению представителей сем. Rosaceae в озеленение населенных пунктов области.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 6 глав, основных выводов и предложений производству, списка литературы и приложения. Объем работы составляет 194 страницы компьютерного текста, включает 26 таблиц, 25 рисунков. В списке литературы - 264 источника, в т.ч. 46 на иностранных языках. В приложении содержится 9 таблиц.
Сезонное развитие интродуцентов
Результаты исследований и их анализ позволяют сделать заключение о том, что:
1- большинство перспективных для широкого внедрения в озеленение видов из сем. Rosaceae Juss. до настоящего времени можно встретить лишь в ботанических центрах и дендрариях области и, прежде всего, в Ботаническом саду СГУ, Дендрарии НПО «Элита Поволжья», Аткарском декоративном питомнике, Дендрарии Базарно - Карабулакского мехлесхоза;
2- перспективными географическими источниками для интродукции в Саратовскую область являются практически вся Европа, Сев. Америка, многие районы Азии и, прежде всего, Сибирь, Дальний Восток, Приморье, Китай и Япония, а также районы Центральной и Средней Азии;
3- перспективными флористическими областями исходного материала для интродукции в Саратовскую область из сем. Rosaceae Juss. являются из Голарктического царства ряд провинций Циркумбореальной, Восточно-азиатской, Атлантическо - Североамериканской и области Скалистых гор, входящих в Бореальное подцарство; из Древнесредиземноморского подцарст-ва перспективны провинции, входящие в северную часть Ирано-Туранской и Средиземноморской флористические области. Внутри областей наиболее перспективными являются провинции, характеризующиеся аридностью и кон-тинентальностью климата, а перспективными видами - виды с широким ареалом, обладающие высокой толерантностью к абиотическим факторам.
4. 2 Биоэкологическая характеристика интродуцентов Если всего в Саратовскую область интродуцировано 55 видов из сем. Rosaceae Juss., то в озеленительных насаждениях городов и сел области видовое представительство этого семейства в значительной степени варьирует, от нескольких видов, в отдельных населенных пунктах, до двух — трех десятков. Наибольшим видовым разнообразием, введенным в озеленение области, отличаются города Саратов и Балашов. В Саратове зарегистрировано 43, а в Балашове 28 видов из сем. Rosaceae Juss. Наиболее распространены в озеленении области следующие виды: Amelanchier alnifolia Nutt. - Ирга ольхолистная, Aronia melanocarpa (Michx.) Elliott- Арония черноплодная, Cerasus tomentosa (Thunb.)Wall. - Вишня войлочная, С. vulgaris Mill. — В. домашняя, Cotoneaster lucidus Schlecht. — К. блестящий, С. melanocarpus Lodd.- К. черноплодный, Crataegus sanguinea Pall. — Б. кроваво-красный, Cr. volgensis Pojark.- Б. волжский, Malus baccata (L.) Borckh. - Яблоня ягодная, M. niedzwetzkyana Dieck — Я. Недзвецкого, M. silvestris (L.) Mill. - Я. лесная, M. Sieversii (Ledeb.) M. Roem. — Я. Сиверса, М. prunifolia (Willd.) Borckh. - Я. сливолистная или китайская, Padus maackii (Rupr.) Кот. -Ч. Маака, P. virginiana (L.) МШ.-Ч.виргинская, Р. racemosa (Lam.) Gilib. -Ч. обыкновенная, Physocarpus opulifolius (L.) Maxim. -Пузыреплодник калинолистный, Pyrus communis L.- Груша обыкновенная, Rosa canina L. - Роза собачья, R. cinnamomea L. - P. коричная, R. corymbifera Borch. - P. щитконосная, R. majalis Herrm. - P. майская, Sorbaria sorbifolia (L.) A. Br. - Рябинник рябинолистный, Sorbus aucuparia L. - Рябина обыкновенная, S. intermedia (Ehrh.) Pers. -P. промежуточная, Spiraea crenata L. - Таволга ro-родчатая и S. media Fr. Schmidt - Т. средняя. Перечисленные виды являлись объектом наших систематических исследований. Изучалась фенология интро-дуцентов, определялась их толерантность к максимальным и минимальным температурам, дефициту влаги в засушливых условиях области.
Контейнерный метод и перспективность его использования при вы ращивании посадочного материала
Метод выращивания сеянцев и саженцев с закрытыми корневыми системами успешно используется в разных странах мира и является прогрессивным направлением в области создания насаждений различного целевого назначения. Такое направление сопровождается радикальными изменениями агротехники выращивания посадочного материала и значительными изменениями технологии производства зеленых насаждений.
За рубежом выращивание посадочного материала с закрытыми корнями в опытных и в производственных масштабах испытывается с конца 50-х годов и получает все большее распространение. Метод с успехом внедряется в Германии, Австрии, Швейцарии, Финляндии, Франции, Англии, США (Ершов, 1971, Шутов, 1977, Белостоцкий, Маслов, 1979, Турина, Любимов, 1982). Определенный воспитательный и эстетический интерес представляет выращивание новогодних елей в контейнерах. Так как после новогодних праздников растения не выбрасываются на свалку, а высаживаются на постоянное место, в подготовленные осенью посадочные ямы.
Применение контейнерного метода при выращивании посадочного материала позволяет сократить площади питомников. Контейнерные питомники можно создавать на землях, непригодных для культивирования растений.
Начиная с 1999 года, нами проведен ряд исследований по выявлению перспективности применения контейнерного метода в Саратовской области для выращивания посадочного материала видов из сем. Rosaceae Juss.
В эксперимент был включен вид из рода Cotoneaster Medic-Кизильник- Cotoneaster lucidus Schlecht.- Кизильник блестящий, представляющий определенный интерес для более широкого использования в озеленении нашего района. После определения эффективности контейнерного метода, начато выращивание и других видов из этого семейства: Rosa canina L. — Роза собачья и R. cinnamomea L.- Р. коричная и Sorbus aucuparia L.- Рябина обыкновенная. Исследовались вопросы влияния контейнерного метода на увеличение выхода посадочного материала с единицы площади, сокращение расхода воды, срока содержания растений в питомнике, повышение процента приживаемости растений при их посадке на постоянное место.
При исследовании влияния контейнерного метода на рост растений был проведен опыт в трех повторностях с контролем. В каждой повторности высаживалось по 60 растений. Орошение опытных и контрольных растений проводилось при снижении влажности до 72-73%. Влажность корнеобитаемого горизонта почвы (в контроле) и в контейнерах (в опыте) поддерживалась не ниже 72-75% от ПВ. Расход воды на полив площади, занятой экспериментом и время полива определялись опытным путем. При этом учитывалась динамика водного режима в контроле и опыте, и определялось время полива опыта и контроля, а также продолжительность полива и объем воды, поступающий в единицу времени. В конце вегетации определялся расход воды или вегетационная норма полива для опытных и контрольных растений. Изучалась сезонная динамика роста растений в опыте и контроле. Особое внимание уделялось изучению степени варьирования растений по высоте в опыте и контроле, а также степень успешности перезимовки растений в контейнерах. Результаты исследований приведены на рис. 5.1 ив табл. 5.3. Весенняя инвентаризация, проведенная в 2000 и 2001 гг. показала, что все растения в опыте и контроле успешно перезимовали. Гибели растений не наблюдалось. На рис. 5.1 и в табл. 5.3 отражены данные по сравнительному изучению высоты однолетних и двухлетних растений, выращенных в контейнерах и открытом грунте.
Полученные значения средних арифметических однолетних и двухлетних высот растений в контроле и опыте заслуживают доверия. Критерии достоверности средних арифметических значений высот растений (t) трех, а показатели точности опыта (Р) 5%.
Анализ проведенного опыта показывает, что рост растений в первый год после их посадки в контейнеры и в открытый грунт в опыте и контроле по высоте практически не отличался. Однако был отмечен более высокий коэффициент варьирования высот растений в контроле. Двухлетние растения в опыте были значительно выше, чем в контроле.
Сравнение средних арифметических высот двухлетних растений в , (М,-М2)2 (28,6-18,9)2
опыте и контроле проведен по формуле: -—л- Ц " —\ т " 52- В тх +тг 1 +0,9
соответствии с методикой, если левая часть неравенства больше девяти, то различия средних арифметических можно считать достоверным. В наших исследованиях мы получили 52 9, следовательно, средняя высота опытных растений достоверно превышает высоту контрольных растений.
Кроме того, как и в первый год роста, на второй год отмечен более высокий коэффициент варьирования контрольных растений. Таким образом, можно сделать заключение, что условия для роста и развития посадочного материала С. lucidus Schlecht. в контейнерах более благоприятны, чем в открытом грунте. Раскопка корневых систем показала, что в контейнерах наблюдается формирование компактных корневых систем с признаками интенсивного типа развития. В открытом грунте у растений при формировании корневых систем проявляются черты экстенсивного типа развития корней.
Теоретическое обоснование перспективности новых видов для интродукции в условия Саратовской области
В начале XX века известность получил метод интродукции древесных растений «Климатическими аналогами», разработанный Май ером, в середине столетия получил известность новый метод «Родовыми комплексами», разработанный Ф. Н. Русановым. Несколько позднее был предложен «Эколого-исторический метод», разработанный М. В,
Культиасовым и метод А. М. Кормилицына, основанный на использовании при подборе интродуцентов генетического родства флор и другие методы (Мауг, 1909; Русанов, 1950; Культиасов, 1953; Кормилицын, 1969). Опубликованные методы способствовали развитию интродукции, созданию богатейших коллекций в ботанических центрах. Однако анализ методов показывает, что некоторые из них взаимно исключают друг друга или требуют для их применения, не существующей на сегодняшний день, информации. Из перечисленных методов реально применение в аридных условиях лишь метода «Климатических аналогов». При таком методе, т.е. переносе растений в район интродукции из аналогичных климатических условий, сила воздействия экологических факторов в районе интродукции не будет выходить за пределы экологического спектра вида. Однако обогащение такими видами насаждений не приведет к решению проблемы, связанной с повышением декоративности и эффективности насаждений, что объясняется зависимостью биологической продуктивности вида от степени силы воздействия экологических факторов, от гидротермического режима. Перспективные, отличающиеся декоративностью и другими хозяйственно-ценными качествами виды, можно найти только в биоценозах, отличающихся от района интродукции, более благоприятными лесорастительными условиями. Однако, привлекая вид из более благоприятных условий, следует помнить о том, что сила воздействия некоторых экологических факторов среды в районе интродукции может выходить за пределы его экологической валентности. Знания экологического спектра вида позволят решить вопрос о возможности агротехническими приемами исключить отрицательное влияние экологических факторов, выходящих за пределы его толерантности и обеспечить условия для нормального роста и развития интродуцента. При интродукции растений в засушливые регионы, в т.ч. и в Саратовскую область, воздействие дефицита влаги, практически всегда, выходит за пределы экологической валентности вида. Однако отрицательное действие дефицита влаги, в отличие от губительных минимальных температур, можно исключить искусственным орошением. Аналогично можно нейтрализовать отрицательного действия и других абиотических факторов, например, засоленности и бедности почвы элементами питания, отсутствие естественного дренажа. При определении перспективных видов для интродукции в Саратовскую область мы пользовались рекомендациями, предложенными В. Б. Любимовым (Любимов, 2002).
Прежде всего, определялось хозяйственное значение вида — ценность вида для района исследований (габитус, декоративный эффект, биологическая продуктивность). Далее, по литературным источникам, изучался экологический спектр вида и, на основе сравнительного анализа экологических условий его естественного местообитания, с условиями района интродукции, определялись ограничивающие переселение вида факторы среды и возможность нейтрализации их отрицательного воздействия на растения в условиях района интродукции.
В результате исследований был осуществлен подбор перспективных для интродукции в Саратовский регион 44 видов из девяти родов сем. Rosaceae Juss. (Табл. 6.1, рис.6.1).
В приложении, табл. П.7 и табл. П.8 приведены латинское и русское название, ареал естественного обитания вида и его флористическая принадлежность, сведения об интродукции вида в другие природные зоны России. Перспективными источниками для интродукции в Саратовскую область новых видов являются флоры Северной Америки, Европы и Азии, т.е. виды умеренного физико-географического пояса, естественно обитающие севернее 30 северной широты. Перспективными также являются популяции видов северные границы, которых простираются выше 30 северной широты. В табл.П.8, табл. 6.3 и рис. 6.3 приведен анализ перспективного для интродукции в Саратовскую область списка видов, по их принадлежности к флористическим областям Земли по А. Л. Тахтаджяну (Тахтаджян, 1978).
