Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1. Биологические особенности однолетних цветочных растений 6
1.2. Природно-климатические условия Центральной Якутии 12
1.3. Развитие земледелия в Якутии 22
1.4. Декоративное садоводство в Якутии 29
Глава 2 Условия, материал и методика исследований 31
2.1. Агроклиматические условия 31
2.2. Почвенные и агротехнические условия 35
2.3. Материал исследований 37
2.4. Методика исследований 41
Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение 43
3.1. Морфологические, биологические и декоративные особенности однолетних цветочных растений 43
3.1.1. Красивоцветущие растения 45
3.1.2. Декоративно-лиственные растения 66
3.1.3. Ковровые растения 71
3.1.4. Вьющиеся растения у 74
3.2. Динамика развития однолетних цветочных растений 79
3.3. Продуктивность и посевные качества семян 86
3.4. Оценка устойчивости однолетних цветочных растений к .вредителям и болезням 92
3.5. Оценка засухо- и заморозкоустойчивости однолетних цветочных растений 94
3.6. Влияние биогумуса на рост и развитие астры китайской... 96
Выводы 109
Рекомендации производству 111
Список литературы 112
Приложения 126
- Природно-климатические условия Центральной Якутии
- Декоративное садоводство в Якутии
- Почвенные и агротехнические условия
- Продуктивность и посевные качества семян
Введение к работе
Актуальность. Возрождение промышленного освоения Севера и участие Якутии в международных проектах, сопровождаемых строительством и благоустройством городов и поселков, требует развития озеленения и обогащения ассортимента декоративными видами растений из природной флоры и интродуцированными из других регионов. Одним из основных звеньев озеленения является цветоводство, от уровня, развития которого во многом зависит внешний облик городов и сел.
Развитие цветоводства республики в значительной степени сдерживается недостаточным ассортиментом цветочных растений и отсутствием научно обоснованных рекомендаций в условиях Центральной Якутии.
Для озеленения используются в основном сорта декоративных культур не включенные в Государственный реестр селекционных достижений РФ, малоприспособленные к неблагоприятным погодным условиям Якутии. Снабжение населения семенами декоративных растений осуществлялось, главным образом, через объединение "Сортсемовощ". Обычно семена поступают из южных регионов и средней полосы России и реализуются в апреле, когда наступает оптимальный срок посева их при рассадном способе выращивания. Другим источником поступления семян являются коммерческие структуры, реализующие свою продукцию без гарантии качества, а также видовой и сортовой принадлежности. В связи с этим возникает необходимость насыщения рынка перспективным ассортиментом цветочных растений.
Цель и задачи исследований. Целью исследований является комплексное изучение и обоснование подбора ассортимента однолетних декоративных растений в зоне многолетней мерзлоты и разработка научных и практических основ цветоводства в Центральной Якутии.
В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:
1. Изучить морфологические, биологические и декоративные
особенности однолетних декоративных растений.
2. Изучить динамику развития однолетних декоративных растений.
3. Оценить продуктивность и посевные качество семян некоторых
однолетних декоративно цветущих культур.
4. Оценить устойчивость однолетних декоративных растений к
вредителям и болезням.
Оценить засухоустойчивость и заморозкоустойчивость однолетних декоративных растений.
Изучить влияние биогумуса на рост и развитие астры китайской.
Подобрать перспективные виды и сорта декоративных культур для озеленения экстремальных условиях Центральной Якутии.
Научная новизна работы. Впервые в условиях Центральной Якутии изучена коллекция однолетних цветочных растений по комплексу биологических и хозяйственных свойств, на основании чего рекомендован зональный ассортимент однолетних декоративных растений для условий Якутии, включающий 34 вида и 111 сортов. Изучены особенности динамики развития однолетних декоративных растений, продуктивность и посевные качества семян, устойчивость к основным стрессовым факторам среды: вредителям и болезням,засухе и заморозкам. Впервые в условиях Якутии изучено влияние биогумуса на рост и развитие астры китайской. Положения, выносимые на защиту:
1. Возможность интродукции однолетних декоративных растений для
использования в озеленении в условиях Центральной Якутии.
2. Научно обоснованный ассортимент однолетних декоративных
растений в почвенно-климатических условиях Якутии.
3. Перспективные сортообразцы астры китайской для хозяйственного и
селекционного использования.
4. Внесение биогумуса на семенную продуктивность, посевные качества семян и длительность цветения астры китайской в условиях Якутии.
Практическая ценность работы. Разработаны рекомендации по зональному ассортименту однолетних цветочных растений для разных типов цветочного оформления и приемы выращивания в условиях криолитозоны. Получены удостоверения о качестве семян с ГУ "Госсеминспекция" Республики Саха (Якутия). Дана рекомендация по дозам внесения биогумуса в условиях Якутии.
Личный вклад. В основе работы использованы материалы трехлетних исследований автора в садово-парковом комплексе ФГОУ ВПО МСХ РФ "Якутская государственная сельскохозяйственная академия".
Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены в виде научных докладов на конференциях: всероссийской межвузовской научно-практической конференции "Научное обеспечение образовательного процесса в аграрном вузе" (Якутск, 2005 г.); научно-производственной конференции "Технология производства продукции — основа эффективного животноводства" (Якутск, 2005 г.); в III Международной научно-практической конференции "Наука в аграрном ВУЗе: инновация, проблемы и перспективы" (Якутск, 2007 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 научных работ.
Структура и объем. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, рекомендаций производству, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, включает 28 таблиц, 25 рисунков. Список использованной литературы содержит 133 источника, в том числе 14 на иностранном языке.
Природно-климатические условия Центральной Якутии
Территория Якутии имеет сложное географическое строение и состоит из двух структурных элементов. Западная и большая часть Южной Якутии расположены к восточной части Сибирской платформы. Территория Восточной Якутии относится к поясу мезозойской складчатости с развитием мощных толщ мезозойских терригенных осадков. Более 70% территории Якутии занимают горы, плоскогорья и плато. Горы сосредоточены на востоке и юго-востоке, а плоскогорья и плато — на юге и западе. Северные и центральные районы богаты обширными низменными равнинами (Зольников, 1965).
Центральная Якутия — природно-экономическая зона Республики Саха (Якутия), включающая большую часть густо населенных центральных и южных районов.
Рельеф Центральной Якутии довольно спокойный, сильно расчлененный речными долинами, с высотами не превышающими 100-150 м над уровнем моря. Эта зона расположена в глубине континентального массива, почти со всех сторон окружена цепями горных систем и возвышенностей и изолирована от океанических масс воздуха, что способствует застою воздуха и приводит к перегреву летом и переохлаждению зимой (Коржуев, 1965).
Климат. Характерными особенностями климата Якутии является его резкая континентальность, засушливость и суровость, которые определяются географическими положением и своеобразием атмосферных процессов, обусловленных значительным удалением и защищенностью горными массивами от Атлантического и Тихого океанов (Визе, 1927; Шостакович, 1927; Шашко, 1961; Витвицкий, 1965; Климат Якутской АССР, 1968; Гаврилова. 1973 и др.). По многолетним данным, среднегодовая температура воздуха в Олекминске - 6,8 С, в Якутске - 10,3 С, в Чурапче - 11,5 С, Оленьке -13,3 С, Верхоянске - 15,6 С, Оймяконе - 16,8 С.
По абсолютному минимуму и годовой амплитуде температуры (102 С) Якутия не имеет аналогов в северном полушарии. Среднемесячная температура января - 43,2 С, а июля +18,8С. Характерной особенностью и одним из проявлений континентальности климата Якутии является малое количество атмосферных осадков. Годовое количество их на большей части территории Якутии составляет около 200 мм, относительно больше выпадает в восточных и южных горных районах. По количеству выпадающих осадков Якутия приближается к степным и полупустынным районам Средней Азии и Казахстана. Г.Н.Витвицкий (1965) отмечает, что по показателю увлажнения, вычисленному на основании отношения величин осадков к испаряемости, большая часть Якутии лежит в пределах засушливой зоны. Так, в июле с поверхности почвы испаряется 40-60 мм, а осадков выпадает меньше 55 мм. Количество осадков может колебаться по годам (в Якутске, например, от 100 мм до 327). А по сезонам распределяется неравномерно: максимум осадков приходится на лето, когда их количество достигает 115-130 мм, т.е. 80-85% годового количества осадков (табл. 1).
Своеобразие климата Центральной Якутии заключается также в высокой интенсивности солнечной радиации в теплое время года. Это обусловлено незначительной облачностью и высокой прозрачностью воздуха. Средний годовой коэффициент прозрачности - 0,81, что обеспечивает высокую интенсивность солнечной радиации, особенно в весенние и летние месяцы. Наиболее высокая радиация приходится на июнь, имеющий максимальную продолжительность дня (табл. 2).
За март-август на горизонтальную поверхность приходится 86% от годовой суммы и только 14% радиации приходится на остальные месяцы. Возможная продолжительность солнечного сияния зимой в Якутске равна 5-6 часам в сутки, тогда как летом 18-19 часам. Реальная продолжительность сияния в декабре лишь 16, а в июне-июле по 337-338 часов в месяц. Из общей годовой суммы часов солнечного сияния 2266 в Якутске 54% (1226 часов) приходится на май-август (Гаврилова, 1962).
Солнечное освещение и радиация являются важнейшими факторами развития и роста растений. Длинный день способствует более быстрому прохождению световой стадии у растений и сокращению общей длины вегетационного периода. Совместное влияние длинного дня и повышенных температур летних месяцев обуславливает сокращение в Якутии вегетационного периода сельскохозяйственных культур по сравнению с широтой 55 на 8-Ю дней и более.
Декоративное садоводство в Якутии
До XX века выращивание цветов в Якутии почти отсутствовало. В таких городах и в поселках, как Якутск, Алдан, Олекминск, Сунтары, Вилюйск, политические ссыльные и местная интеллигенция пытались разводить комнатные растения, однолетние цветы и высаживали из леса в палисадники деревья и кустарники. В квартирах встречались фикусы, розан китайский, монстера.
В 1907 году впервые местная интеллигенция применила цветы в озеленении города Якутска. На собранные с населения деньги и за счет непосредственного участия горожан в озеленительных работах на площади Дыгына (ныне площадь Дружбы народов) был разбит большой цветник с фонтаном в центре. Для оформления цветника использовались однолетники, выращенные рассадой: астры, циннии, бархатцы и ноготки. Из декоративных кустарников из леса были пересажены шиповник, таволга, боярышник и некоторые виды местных ив.
В Якутске до 1949 года выращиванием декоративно-цветочных растений занимались только любители и школы. Основное внимание уделялось комнатным растениям, затем грунтовым однолетникам, которых выращивали в цветочных ящиках. Первым мастером-цветоводом в Якутске является Бодэ Анна Максимовна. Первые научные исследования по изучений декоративных растениям в Якутии начались с 1949 года Институтом биологии Якутского филиала АН СССР, проводились они на участках города Якутска и его окрестностях. Эти исследования были перенесены на территорию Чочур-Муранской экспериментально-биологической станции, в 1962 году преобразованной в ботанический сад.
С 1964 года начались первичные испытания интродуцированных декоративных местных дикорастущих и инорайонных травянистых многолетних растений, посевной и посадочный материал которых получен из 31 пункта Советского Союза, из 11 пунктов зарубежных стран, а также из ряда районов Якутии. Исследования Якутского ботанического сада показали, что многие растения Дальнего Востока, Северной Америки и европейской части России могут быть акклиматизированы на территории Якутии. Из испытанных видов перспективными показали себя астры, гвоздики, иберис, календула, немезия и др.
Разработаны приемы агротехники для посева семян и рассадной культуры однолетних растений в условиях Якутии (Кротова, 1970). Результаты интродукционных испытаний декоративных растений в Якутском ботаническом саду изложены в ряде работ (Чугунова, 1958,1960, 1965; Чугунова и др., 1961; Кротова, 1970; Кротова, Говорина, 1972; Кротова, Комлева, 1972; Кротова, Ярина, 1972; Данилова, Петрова, 2000 и др.).
В 2004 году на всходы растений отрицательно сказались заморозки на поверхности почвы 26, 28 мая и понижение температуры 6-7С июня до нулевой отметки. Дальнейшее развитие и рост растений происходили на фоне высоких температур и недостатка влаги. В июле абсолютные максимальные температуры на поверхности почвы достигали +43 С. При этом в июле осадки составили лишь 30 мм, что ниже нормы на 9 мм. В августе и сентябре теплообеспеченность и влагообеспеченность растений были низкими.
В целом вегетационный период 2004 года был неблагоприятным для развития растений. Недостаток влаги в период активной вегетации растений составил 15 мм гидротермический коэффициент (по Г.Т.Селянинову) - 0,67.
В период вегетации растений 2005 год отличился повышенными осадками (выше средней многолетней на 61 мм). Недостаток влаги наблюдался в июне (10,3 мм при норме 29 мм). Значительные осадки в июле (68 мм), августе (71 мм) и нормальная обеспеченность теплом положительно повлияли на рост и развитие растений. Заморозки на поверхности почвы отмечены начиная с сентября с интенсивностью -3С, которые не повреждали растения.
Почвенные и агротехнические условия
Полевые исследования проводились на территории ЯГСХА на лугово-черноземной слабосолончаковой почве. Тип засоления хлоридно-сульфатной с отклонениями C12/S04 почвы: 0-40 см - 0,76; 40-60 см - 0,71; .60-80 см -0,61; 80-100 см- 1,15 мг-экв/100г почвы. Солончаковость почвы определяли по градации Л.Г.Еловской (1966).
Агрохимические анализы проводили перед посевом и получили следующие показатели: реакция щелочная рН СОЛевая 7,7-8,3; содержание гумуса в слое на 0-20 см - 5,4%; нитратного азота - 80,6; подвижного фосфора - 92,2; обменного калия 80,6 мг на 1 кг почвы.
На опытном участке в период вегетации проводили изучение сезонного развития по методике первичного сортоизучения астры китайской и однолетними растениями: отмечали дату посева, появление всходов, появление бутонов, начало массового цветения и его конец, начало созревания семян. В фазу массового цветения определяли форму, высоту, диаметр и прочность, количество побегов боковых соцветий и строение, форм, величины и декоративности соцветий.
Агротехника выращивания однолетников в коллекциях садово-паркового комплекса ЯГСХА сводилась к следующему: в период с 23 по 27 мая проведены подготовка и выравнивание почвы. Внесено полное минеральное удобрение. Затем участок планировали, оформляли делянки, на которых высаживали рассаду и высевали семена. Семена цветочных растений были высеяны с середины марта по май (с 10.03 по 10.05) в посевные ящики с землей, рядовым способом. Почва в ящиках была питательной и хорошо измельченной. Землю перед посевом просеивали через решето. Почвосмесь готовили в соотношении: земли, перегноя, биогумуса, песка: 2:1:0,5:1.
Семена отбирали более крупные и полновесные и высевали после определения энергии прорастания и всхожести. Анализы проводили в Государственном управлении "Госсеминспекция" Республики Саха (Якутия). Перед посевом в ящики семена обеззараживали 1% раствором марганцовокислого калия, в течении 10-12 минут. Мелкие семена (лобелия, петуния, львиный зев, табак) перемешивали с песком, чтобы равномерно провести посев. Средние и крупные семена (сальвия, астра однолетняя, кореопсис, лаватера, вербена, цинния и др.) сеяли с расстоянием между семенами 1,5 см. Посев семян проводили рядовым способом с междурядьем 3-4 см. После посева, семена засыпали землей слоем 0,5 см и хорошо увлажняли. Ящики закрывались полиэтиленовой пленкой и ставили в теплое место. При появлении трех-четырех настоящих листьев сеянцы пикировали в стаканчики с диаметром 6-6,5 см. Орошение проводили по мере высыхания почвы. Перед посадкой в открытый грунт рассаду закаливали. Посадку растений проводили в пасмурную погоду или вечером. Перед посадкой рассаду обильно поливали. Уход за растениями на репродукционных растениях и в питомниках семенного размножения соответствовал методике Государственного сортоиспытания.
В течение 2002-2006 гг. проведено изучение большого разнообразия однолетних цветочных растений в своеобразных условиях Центральной Якутии. Всего испытано: 18 семейств, 56 рода, 34 вида, 111 сортов (табл. 5). Большим количеством видов и сортов отмечается семейство Астровые - 11 видов и 39 сортов; Амарантовые - 3 вида и 3 сорта; Гвоздичные - 2 вида и 3 сорта; Капустные — 3 вида и 4 сорта; Пасленовые — 2 вида и 14сортов; Фиалковые — 1 вид и 5 сортов; Вербеновые - 2 вида и 3 сорта; Губоцветные — 1 вид и 5 сортов; Лобелиевые - 1 вид и 4 сорта; Кипрейные - 2 вида и 4 сорта; Норичниковые - 1 вид и 4 сорта; Настурциевые - 1 вид и 5 сортов; Синюховые — 1 вид и 5 сортов. Для определения оптимальных способов посева изучали 2 способа посева: грунтовый, рассадный. Учет урожая семян проводили на делянках (Юмх 1 м)в трех повторностях при весеннем посеве. Опыты по изучению биологии видов и сортов однолетних цветочных растений проводили в лабораторных и полевых условиях Якутской государственной сельскохозяйственной академии, Якутской государственном управлении "Госсеминспекции" Республики Саха (Якутии), Республиканской агрохимической лаборатории. Метод размещения вариантов в опыте рендомизированный, повторності- трехкратная, площадь делянки 10 м . Согласно методике государственного сортоиспытания цветочных культур минимальное число растений в опыте с астрой китайской должно быть не менее 40 растений. На продольные защитки отведен один ряд, на торцовые — по 4 растения в каждом ряду. Отношение ширины делянки к длине: 1,5 м : 12 м. В работе использовали методы: сравнительно морфологические, статистические, флорогенетические (Соболевская, 1963). В работе применяли общепринятые методики биоморфологии (Смелов, 1947; Серебряков, 1948, 1952). Морфологическое описание вегетативных органов проводили согласно опытов А.А. Федорова, М.Э. Кирпичникова, З.Т. Артюшенко (1956, 1962), З.Т. Артюшенко (1963, 1970). При морфологическом анализе учитывались показатели, характеризующие степень их развития: количество числа побегов, их высоту, длину, ширину листьев, цветков, соцветий.
Продуктивность и посевные качества семян
При комплексной оценке однолетников, проходящих весь жизненный цикл от семени до семени за один год, наиболее важно изучить качественные и количественные характеристики семян, определяющие в конечном счете темп развития растений, а так же успешность использования их в озеленении.
Изучение однолетников тесно связано с проблемой получения качественного семенного материала местной репродукции, что ведет не только к снижению затрат при массовом или производственном использовании, но благотворно сказывается на качестве самих семян, которые становятся более устойчивыми в новых климатических условиях.
Сорт "Бальфе" имеет по сравнению с контролем большую массу 1000 семян на 0,53 г; "Белоснежка" на 0,16 г. в среднем. У сорта "Яблоневая" вес 1000 семян в среднем одинаковый с контролем. Наибольший урожай с одного растения получили у сорта "Бальфе" в 2004-2005 годах на 0,5 г. больше контроля.
Очень сильные дожди в конце вегетационного периода 2006 года сказались на урожае семян, у каждого сорта наблюдается уменьшение урожая. Сорт "Белоснежка" наибольший урожай семян с одного растения показал в засушливый 2004 год. В 2005 году нормальном по агроклиматическим условиям наибольшую урожайность по годам наблюдали у сорта "Яблоневая" 2,4 грамма. Таким образом, семена, полученные у сортов «Бальфе», «Яблоневая» не уступают контролю, а в некоторые года и превосходят по урожаю семян. Морфологические признаки семян являются показателем, отражающим степень и направление приспособления такого или иного вида или сорта к новым условиям прорастания. В этот период могут существенно сказываться выгодные условия сезона. Изменчивость показателей длины и ширины семян определяется особенностями их формирования. В то же время степень созревания семян определяет толщину, которая может сильно варьировать под воздействием таких факторов, как почвенное питание, тепло и влагообеспеченность, а так же интенсивность солнечной радиации. Критерии выполненности семян, определяющие запас питательных веществ, указывают на возможность получения качественного семенного материала местной репродукции, что является неотъемлемым условием успешного изучения растений и внедрения их в практику озеленения.
Анализируя данные, можно отметить, что у астры китайской (табл. 20) морфометрические линейные показатели семян уменьшаются, что, скорее всего связано с экстремальными для растений условиями произрастания, а так же недобором тепла.
При благоприятных условиях приток пластических веществ оптимален для каждого растения, а при включении неблагоприятных факторов среды происходит увеличение энергозатрат на дыхание и морфологическую перестройку, то есть происходит взаимодействие дыхания и условий произрастания растений. Стрессовые условия, подавляя общую метаболическую активность и рост, могут усиливать дыхание для целей репарации повреждений, синтеза метаболитов, выполняющих защитную функции (Головко, 1999). Именно подобное перераспределение веществ на процессы жизнедеятельности может оказать влияние на материкальную разнокачественность семян (Строна, 1966).
В 2005 году урожайность семян астры в среднем составила 35-43 г/м , что значительно меньше, чем в 2004 году. Наиболее высокий урожай семян наблюдали у сорта "Бальфе" (табл. 21). Продолжительность безморозного периода в этот год составила 103 дня, но сильные суточные перепады температур, частые возвраты низких температур способствовали уменьшению урожая семян. Значительные осадки 2006 года способствовали понижению урожайности семян астры китайской у всех сортов. Зависимость урожая семян сортов астры китайской от метеоусловий года показала, что достаточная теплообеспеченность и длительность безморозного периода с некоторым недостатком влаги 2004 года способствовала высокому урожаю семян астры (сорта "Белоснежка", "Бальфе"). Урожай семян "Белоснежка"- 43,8 г/м , "Бальфе"- 48 г/м .
Всхожесть и энергию прорастания семян определяли проращиванием в четырех повторностях по 100 семян в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге у 16 видов растений. На семенах астры китайской, которые ежегодно отдавали на анализ в государственное управление "Госсеминспекция" были получены удостоверения о качестве семян. Сорт "Белоснежка"соответствует ГОСТу 12260.81 и семена отнесены к I классу (всхожесть 95%, энергия прорастания 93%). Сорта "Бальфе" и "Яблоневая" отнесены ко II классу, у "Яблоневой" в среднем за три года энергия прорастания 90%, всхожесть 90%. Сорт "Бальфе" соответственно 19 и 83%.
Кореопсис красильный в среднем за 3 года имел энергию прорастания семян 87%, всхожесть 88% и отнесен ко II классу. Антирринум большой сорт "Канарейка" - энергия прорастания 87,2%, всхожесть 89% что соответствует ГОСТу 12260-81, по всхожести относится ко II классу.
