Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Особенности тополей и разработка способов вегетативного размножения с применением биологически активных соединений

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Особенности тополей и разработка способов вегетативного размножения с применением биологически активных соединений"

Яб О*

, 7 ;

На правах рукописи УДК 630*. 17:582.623.2:670*.232

Блонская Любовь Николаевна

Особенности тополей и разработка способов егетатнвного размножения с применением биологически активных соединений

03.00.05-Ботаника АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Уфа-1997

Работа выполнена на кафедре лесных культур Башкирского государственного аграрного университета и лаборатории лесоведения Института биологии Уфимского научного центра Российской академии наук.

Научные руководители

доктор биологических наук, член-корреспондент МПА Кулагин А.Ю.

кандидат сельскохозяйственных наук, заслуженный лесовод Республики Башкортостан Ситдиков Р.Г.

Научный консультант - доктор химических наук Толстиков А.Г.

Официальные оппоненты - доктор биологических наук, профессор Минибаев Р.Г.

- доктор биологических наук, профессор,академик МПА Никитин И.Ю.

Ведущее предприятие

Институт леса Уральского отделения Российской академии наук

Защита диссертации состоится « 30 » октября 1997г. в 14 часов на заседании диссертационного совета К 064.13.09 при Башкирском государственном университете по адресу:

450074, г. Уфа, ул. Фрунзе, 32, биологический факультет, ауд. 332.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке БГУ

Автореферат разослан « 29 » сентября 199 7г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Г. Г. Кузяхметов

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования заключается в обосновании применения но-< биологически активных веществ (БАВ) при выращивании качественного поса-пюго материала декоративных клонов тополей для озеленения , защитного лесоведения и лесовосстановления.

Цель исследования - охарактеризовать эффективность различных БАВ при веге-ивном размножении тополей в различных почвенно-грунтовых условиях для ус-leHHoro выращивания качественного посадочного материала декоративных кло-I тополей. Задачи:

1. В сравнительном плане оценить действие общеизвестных (индолилуксусная лота) и новых синтезированных соединений (ОС-5, Т-96, 353) при вегетативном множении тополя башкирского пирамидального (Populus nigra L. х P.nigra f. ica Duroi), тополя корейского (P. koreana Rehd.) и тополя китайского пирамидаль-о Симона (Р. simonii f. fastigiata Scheid).

2. Охарактеризовать особенности укоренения, роста и развития тополя башкир-го пирамидального, тополя корейского, тополя китайского пирамидального (Сига) при вегетативном размножении после обработки древесных черенков БАВ.

3. Изучить особенности развития тополей после обработки черенков БАВ при зашивании в различных почвенно-грунтовых условиях (песок, вермикулит, серая ная почва).

Научная новизна состоит в том, что впервые проведены исследования вегета-ного размножения тополя башкирского пирамидального, тополя корейского и оля китайского пирамидального (Симона) при использовании новых синтезиро-ных БАВ. Охарактеризованы особенности развития тополей при использовании ых БАВ.

Практическая значимость работы заключается в оценке перспективы исполь-ания БАВ при вегетативном размножении и выращивании посадочного материа-февесных растений.

Работа была выполнена благодаря содействию и поддержке Башнрова P.M., Тс стикова А.Г., Абдрахманова И.Б., Хайретдинова А.Ф., Тайчиновой A.C., Мифтахс М. С., Лукманова P.J1., Коновалова В.Ф., которым автор выражает искреннюю 6j годарность.

Личное участие автора. Автор принимал личное участие в получении, обраб( ке и обобщении фактического материала.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались: научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов (Уфа,1996), веер сийской конференции «Комплексная продуктивность лесов и организация много левого (многопродуктового) лесопользования (Воронеж, 1995), международной : учно-практической конференции «Геоэкология в Урало-Каспийском peraoi (Уфа,1996), всероссийской научно-практической конференции «Интенсифика! выращивания лесопосадочного материала» (Йошкар-Ола, 1996), научной конфер ции памяти Тайчинова С.Н. «Проблемы антропогенной эволюции почв Башкор стана» (Уфа, 1996), научно-практической конференции «Леса Башкортостана: временное состояние и перспективы» (Уфа, 1997), на расширенном заседании каф< лесоводства, лесных культур Башкирского государственного аграрного универси та и лаборатории лесоведения Института биологии Уфимского научного центра Р сийской академии наук. По теме диссертации опубликовано 7 работ, 1 работа при та к публикации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти гл выводов, приложений и списка используемой литературы из 181 наименованш том числе 86 наименований на иностранных языках. Общий объем работы 125 ст ниц, в том числе 38 таблиц и 12 рисунков.

Содержание работы

1.Биологические особенности тополей (обзор).

Неотъемлемой составляющей рационального ведения лесного хозяйства выстуг выращивание качественного посадочного материала. Признано (Яблоков, 1949),

■етативное размножение древесных растений является перспективным при решении 1росов озеленения, защитного лесоразведения и лесовосстановления. Большинство юв семейства Salicaceae Mirb., в том числе и тополя, успешно размножаются черен-шнием (Гроздов, 1952; Галактионов, 1967; Харитонович, 1968). При вегетативном 1множении большинства видов Populus L. отмечается высокая приживаемость и сранность растений. Однако, среди видов секции черных тополей встречаются та-2, которые с трудом укореняются стеблевыми черенками. Известно, укореняемость )енков тополя черного не превышает 30% (Лиховид, 1962).

Существовавшие до 1993 года стандарты на посадочный материал древесных :тений учитывают размеры надземной части, а что касается корневой системы, то 1зывается, что она должна быть хорошо развита. И только в ОСТ 56-98-93 «Сеян-и саженцы основных древесных и кустарниковых пород. Технические условия.», икретизировали длину корневой системы в зависимости от влажности условий стопроизрастания.

Проблема выращивания высококачественного посадочного материала древесных род и кустарников решается путем применения различных биологически актив-х веществ (Лир и др.,1984; Никелл,1984; Кефели, 1984;Попивщий, Шапкин ,1988). Тополя характеризуются высокой устойчивостью к промышленным загрязните-w (Дашкевич, 1982;Кулагин и др., 1992 ; Паланджян и др., 1992) успешно произра-1ют на бедных и загрязненных почвогрунтах (Lin Zhiqing et.al., 1988; Кулагин и ., 1992; Паутов, 1994), характеризуются высокими темпами роста (Яблоков, 1949; рисов, 1989; Васильева, 1983; Закирова, 1993). Особый интерес представляют де-ративные формы тополей, которые находят широкое применение в озеленении и и создании санитарно-защитных насаждений. При этом одна из ключевых проем зеленого строительства - это выращивание посадочного материала деревьев и старников.

2. Методика и объекты исследований.

Дана краткая характеристика климатических условий Предуралья как района ис-едований. В обобщенном виде, на основе литературных сведений (Яблоков, 1949;

Гроздов,1952; Редько,1961; Лиховид,1962; Галактионов и др.,1967; Харитонови1 1968; Березин ,1940; Тахтаджян,1981; Журова,1985; Виноградова, 1989; Невз( ров, 1991; Уао Х1иНп£, 1993 и др.) охарактеризованы биологические особенност используемых в работе тополей.

Приведены краткие характеристики используемых в работе соединений:

- Соединение ОС-5 - калиевая соль линейных некарбоновых кислот прои: водных гаммолиноленовой кислоты (Толстиков, 1996)

- Соединение Т-96 - серосодержащее производное мочевины. Оба вещестЕ были синтезированы коллективом авторов: Толстиковым А.Г., Толстим вой О.В. и Абдрахмановым И.Б. Более подробные сведения о веществах 1 могут быть приведены в нашей работе, так как данные соединения не з; щищеиы патентом.

- Соединение 353 представляет собой производное циклопентанона. Вещ| ство белого цвета, кристаллическое, растворяется в воде. Температу{ плавления 105-106 °С.

- Гетероауксин (ГА) - индолилуксусная кислота, основной гормон растет из группы ауксинов. Гетероауксин - вещество индольной природы актив: рующее рост стеблей, листьев и корней, а так же стимулирующее образ вание корней у черенков растений (Кефели, 1984).

Вегетационные опыты производились в 1995-1997 годы. Черенки заготавл) вались на опытно-производственном участке лаборатории лесоведения Институ биологии УНЦ РАН и в учебно-опытном лесхозе Башкирского государственно аграрного университета. Сроки заготовки черенков общепринятые - февраль-мар До посадки черенки хранились в снежнике.

Вегетационные опыты проводились в теплице БГАУ, в стандартных вегет ционных сосудах, заполненных промытым речным песком; в летних парниках вермикулитом на опытном участке лаборатории лесоведения и в питомнике Дми риевского лесничества Учебно-опытного лесхоза БГАУ (серая лесная почва на бе карбонатных глинах).

Черенки перед посадкой на сутки замачивали в 0,1% растворе испытуемых ществ.

Наблюдения за ростом саженцев осуществлялись каждые две недели. Измере-я биометрических показателей проводились по методике Клейна P.M. и Клейн Т. (1974). Относительное содержание хлорофилла в листьях определяли спектро-»тометрическим способом на спектрофотометре СФ-26, в оптических единицах

'Е).

Статистическая обработка полученных данных проводилась в табличном редак-ре Supercalc и статистическом пакете Statgraphic.

3. Вегетационные опыты с применением БАВ в песке.

3.1. Особенности развития тополя башкирского пирамидального.

Одним из важнейших показателей воздействия препаратов на укоренение че-нков, бесспорно является приживаемость. Подсчитывая количество растений при-{вшихся через месяц после посадки, мы определили, что наилучшие результаты по :орененик> дает вещество ОС-5 (Табл. 1).

Таблица 1

Характеристика приживаемости и сохранности черенков тополя башкирского пирамидального

репарат Приживаемость % Сохранность, %

19 июня- %к контролю 4 ■ июля 23 июля 23 августа %к контролю 12 сентября %к контролю

Вода энтроль) 83,3 100 83,3 83,3 79,2 100 79,2 100

ГА 95,8 115 95,8 95,8 83,3 105 95,8 120

Т-96 95,8 115 95,8 91,7 79,2 100 83,3 105

ОС-5 100 120 100 100 95,8 120 95,8 120

353 79,2 95 87,5 83,3 79,2 100 79,2 100

Основная цель выращивания посадочного материала тополей - посадка ( женцев и выращивание полноценных зеленых насаждений. Непременным сост; ляющим успеха является гармоничное развитие всего растения.

Рассматривая результаты воздействия испытываемых соединений на форл рование надземной части, отмечаем, что вещества ОС-5 и Т-96 оказали влияние увеличение диаметра побега, веса листьев и содержания в них хлорофилла. На оа ве веса побега и веса корневой системы создали макет растений сформировавши; под влиянием обработки БАВ (Рис. 1).

Рис 1 Макет побега тополя башкирского пирамидального

3.2. Особенности развития тополя корейского.

Соединения Т-96 и ОС-5 оказали воздействие на приживаемость и сохранное! черенков тополя корейского. Показатели сохранности оказались выше, чем при о работке растений не только в контрольном варианте, но и по сравнению с гетеро; сином. Вещество 353 по воздействию на приживаемость и сохранность было бли

ким к гетероауксииу. Соединение ОС-5 оказало активное влияние на увеличение длины и диаметра побегов обработанных растений. При обработке растений веществами Т-96,353 и гетероауксином наблюдается некоторое уменьшение длины и диаметра побегов. Все исследуемые соединения повлияли на увеличение содержания хлорофилла в листьях. Самым активным оказалось вещество Т-96, далее по мере снижения активности следуют гетероауксин, вещество 353 и ОС-5. Предположительно, высокое содержание хлорофилла в листьях растений, обработанных веществом Т-96 отразилось на формировании стебля и корневой системы, показатели которых также могут быть признаны наилучшими.

3.3. Особенности развития тополя китайского пирамидального.

Воздействие исследуемых нами препаратов на приживаемость и сохранность черенков тополя китайского пирамидального (Симона) оказалось наиболее ярким. Этот вид тополя проявил наибольшую отзывчивость на применяемые вещества.

Обработка соединениями ОС-5, Т-96 и 353 положительно влияет на приживаемость и сохранность черенков тополя китайского пирамидального. Биометрические параметры побегов тополя китайского пирамидального не изменились под действием испытываемых веществ. Вес побегов значительно возрастает после обработки соединениями. Количество листьев и их морфометрические показатели не изменяются по вариантам опыта. Отмечается увеличение веса листьев при обработке растений соединениями ОС-5 и Т-96. Вес корневой системы выше после обработки растений соединениями ОС-5, Т-96 и 353. Биометрические характеристики корневых систем варьируют незначительно. Количество хлорофилла в листьях значительно увеличивается после применения указанных соединений.

4. Вегетационные опыты с применением БАВ в вермикулите.

4.1. Особенности развития тополя башкирского пирамидального.

Испытанные соединения оказали воздействие на приживаемость и сохранность черенков тополя башкирского пирамидального в вермикулите. Наиболее ярко выражена активность соединений 353 и ОС-5.Соединение Т-96 оказал воздействие на

увеличение длины побега тополя башкирского пирамидального в течении вегетации По биометрическим характеристикам наиболее развитыми оказались растения обработанные соединениями ОС-5 и 353. Отмечается увеличение содержания хлорофил ла в листьях растений обработанных соединениями ОС-5 и 353. Соединения ОС-5 I 353 проявили активность и положительно воздействовали на развитие корневой системы тополя башкирского пирамидального.

4.2. Особенности развития тополя корейского.

Существенного воздействия испытанных препаратов на приживаемость и со хранность черенков тополя корейского не наблюдается. Динамика роста и развита побега тополя корейского не изменяется при использовании препаратов. Испытан ные препараты стимулировали увеличение содержания хлорофилла в листьях побе гов тополя корейского. Особенно можно выделить вещество ОС-5 и гетероауксш Обработка соединениями привела к уменьшению длины основных корней и увели чению количества корней второго порядка. Вес корневых систем снизился по срав нению с контролем. При этом соединение 353 активности не проявило.

4.3. Особенности развития тополя китайского пирамидального.

Вещество ОС-5 оказало незначительное стимулирующее воздействие на прг живаемость. Остальные стимуляторы активности не проявили. В первой фазе рост соединения Т-96, 353 и гетероауксин оказали стимулирующее воздействие на рос побегов в длину. К концу вегетации это воздействие сгладилось у соединения 353 гётероауксина. При использовании соединений ОС-5 и Т-96 длина несколько ния контрольной. На радиальный рост побегов испытанные вещества воздействия 1 оказали. Средняя масса побега при использовании вещества ОС-5 оказалась на большей. Соединение ОС-5, Т-96 и 353 активно повлияли на уменьшение длины с • новных корней. Количество корней второго порядка изменилось в обратно пропо циональной зависимости от длины основных корней. Обработка соединениями ОС и 353 привела к увеличению веса корневых систем.

и

Вегетационные опыты с применением БАВ в открытом грунте.

5.1. Особенности развития тополя башкирского пирамидального

первого года роста.

Проведенные исследования по и изучению влияния синтетических ростовых ществ на рост, развитие и укоренение черенков тополя Башкирского пирамидально позволили установить следующее:

1. После обработки препаратом ОС-5 отмечается большой линейный рост побегов тополя Башкирского пирамидального в течение всего периода вегетации.

2. Препарат ОС-5 оказывает стимулирующее влияние на содержание хлорофилла в листьях тополя башкирского пирамидального.

3. Эффект от обработки препаратом Т-96 проявился только во второй половине вегетации; к концу длина побегов превысила контрольные показатели.

5.2. Особенности развития тополя башкирского пирамидального

второго года роста.

Приживаемость растений, обработанных препаратами ОС-5 и Т-96, составила Ю%, а сохранность 87 и 80% соответственно. По сравнению с гетероауксином 2,5%) сохранность повысилась на 24,5 и 17,5% соответственно. Сохранность рас-ний обработанных водой составила 43,4% (Табл. 2).

Таблица 2

Сохранность растений, %

Вариант Сохранность, %

Вода (контроль) 43,4

ОС-5 87

Т-96 80

ГА 62,5

Анализируя полученные данные, можно отметить, значительное увеличен!! числа побегов у растений, обработанных препаратом ОС-5, количество побегов пр( вышает контрольные показатели на 84,5%. Препарат Т-96, также проявил актш ность, что сказалось в увеличении числа побегов на 49,5% по отношению к контре лю, что показательно, так как даже гетероауксин не превысил показателей получе1 ных при обработке водой более чем на 13,22% (Рис. 2).

Количество побегов, шт

II, июнь I, июль III, июль I, август

т-ГДекада, месяц

III, август I,сентябрь

Рис.2 Диаграмма изменения количества побегов по вариантам опыта

Исследование содержания хлорофилла в листьях простой и надежный способ ределения воздействия тех или иных факторов на растение. По содержанию хло филла в листьях можно судить об интенсивности процессов фотосинтеза и акти зации роста. По этому показателю активным оказался препарат ОС-5 - 29,1 ОЕ, составляет 192,7% от контроля (вода) и 146,4% в сравнении с гетероаукси (Рис.3).

Препарат Т-96 также проявил активность и содержание хлорофилла в листьях астений, обработанных этим препаратом составляет 26,4 ОЕ или 174,8% по отно-иению к воде и 119,5% по отношению к гетероауксину.

я 9 300 ■ §

га о.

| £ 2 о о *

й- м 200 н

3 юо -

О.

0> §

о

Вода ОС-5 Т-96 ГА Варианть1 опыта

'ис.З Гистофамма содержания хлорофилла в листьях тополя башкирского пирамидального

Эффект от обработки препаратами ОС-5 и Т-96 наблюдался в течение всего [ериода вегетации, по сравнению с контролем. После обработки препаратами )С-5 и Т-96 отмечается повышение содержания хлорофилла в листьях тополя баш-ирского пирамидального. Диаметр и длина побегов растений, обработанных стиму-яторами, несколько меньше, чем у контрольных. Однако число побегов на растени-х после обработки БАВ было выше.

Изучение особенностей роста и развития тополей под влиянием испытывае-1ых соединений в различных субстратах проведенное в сравнительном плане позво-яет сделать следующие основные выводы:

. Опыты по вегетативному размножению декоративных и трудноукореняемых тополей: башкирского пирамидального, корейского и китайского пирамидального (Симона) свидетельствуют о значительных различиях между указанными тополями. Отмечаются различия в укореняемости, росте и развитии растений при обработке черенков тополей БАВ и выращивании в различных почвенно-грунтовых условиях. Сравнительная характеристика действия общеизвестных (индолилуксусная кислота) и новых синтезированных соединений (ОС-5, Т-96, 353) при вегетативном размно-

жении позволяет отметить, что обработка препаратами ОС-5 и Т-96 дает лучшук приживаемость и сохранность черенков тополей.

3. Применение препаратов Т-96 и ОС-5 обеспечивает повышенную приживаемость ] сохранность черенков тополя башкирского пирамидального. При этом наблюдаете формирование развитой корневой системы растений. Эффект обработки черенко препаратами Т-96 и ОС-5 наблюдается в течение всего периода вегетации в первьи год, а также и в последующие годы. Показательно повышенное, содержание хлоре филла в листьях тополя башкирского пирамидального после обработки препаратам Т-96 и ОС-5.

4. Обработка черенков тополей китайского пирамидального (Симона) и корейског препаратами Т-96 и ОС-5 повышает приживаемость и сохранность растений, а такж улучшает показатели роста и развития этих тополей.

5. Опыты по выращиванию тополей из черенков в различных почвенно-грунтовых у( ловиях (песок, вермикулит, серая лесная почва) позволяют отметить лучшие показ; тели по укоренению, росту и развитию растений при выращивании на песчаном су( страте. Это находится в соответствии с биологическими особенностями тополей, ка эколого-эволюционной группы растений и указывает на их неразрывную связь пойменными лесорастигельными условиями.

6. Проведенные исследования свидетельствуют об эффективности препаратов Т-96 ОС-5 при вегетативном размножении древесных растений и целесообразности ^ расширенного практического использования.

«

Основные положения работы изложены в следующих публикациях:

1. Блонская Л.Н., Сметанина Е.Э. Влияние промышленного загрязнения на содержание хлорофилла в листьях и хвое древесных растений // Комплексная продуктивность лесов и организация многоцелевого (многопродуктового) лесопользо-вания.-Тезисы Всероссийской конференции.- Воронеж.-13-14 декабря 1995 г. -Воронеж-1996.-С.95-97.

злонская JI.H. Укоренение зимних стеблевых черенков тополя башкирского пи-)амидалыюго с применением новых ст1муляторов роста // Материалы научной сонференции молодых ученых, аспирантов и студентов.-Уфа.-1996.-С.80-82. злонская JI.H., Сметанина Е.Э. Влияние техногенного прессинга на развитие двойных и лиственных деревьев // Геоэкология в Урало-Каспийском регионе.-Гезисы докладов международной научно-практической конференции.-ч.2.-Уфа.-¡ентябрь 1996.-С.З-4.

злонская JI.H. Испытание новых стимуляторов роста для ускоренного выращи-1ания черенковых саженцев тополя башкирского пирамидального // Интенсифи-сация выращивания лесопосадочного материала.- Тезисы докладов Всероссий-:кой научно-практической конференции,- Йошкар-Ола.-1996.-С.23-24. злонская Л.Н., Тайчинова A.C. Характеристика почв лесного питомника УОЛ зГАУ //Проблемы антропогенной эволюции почв Башкортостана. Тезисы докла-юв.-Уфа.-1996.-С.7-8.

злонская Л.Н. Тополь башкирский пирамидальный в оптимизации техногенных гандшафтов Предуралья // Вертикаль. Вестник молодой науки Урала.- т.2, №2,-)ренбург.-1997.- С.92 - 97.

злонская Л.Н. Использование новых стимуляторов роста для выращивания поса-ючного материала тополей // Леса Башкортостана: современное состояние и пер-:пективы. Материалы научно-практической конференции. - Уфа. - 1997. -

I 169- 170.

Зак. 452, тир. 100, из-во «ДУМЕС»