Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Рост и плодоношение некоторых интродуцированных кустарников в дендрологическом саду Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Рост и плодоношение некоторых интродуцированных кустарников в дендрологическом саду Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова"

На правах рукописи

Васильева Наталья Николаевна

РОСТ И ПЛОДОНОШЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ КУСТАРНИКОВ В ДЕНДРОЛОГИЧЕСКОМ САДУ СЕВЕРНОГО (АРКТИЧЕСКОГО) ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА

06.03.01 - Лесные культуры, селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

7 НОЯ 2013

005537236

Архангельск - 2013

005537236

Работа выполнена в ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Петрик Виталий Васильевич

Официальные оппоненты: Беляев Владимир Васильевич,

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова», кафедра географии и геоэкологии;

Дроиокин Дмитрий Петрович,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Министерство образования и науки Архангельской области, ведущий консультант

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Вологодский государственный технический университет».

Защита диссертации состоится 3 декабря 2013 г. в 9.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.008.03 на базе ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова» по адресу: 163002, г. Архангельск, Набережная Северной Двины, 17, главный корпус, ауд. 1220.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова».

Автореферат разослан « ¿У» 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Клевцов Денис Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Древесно-кустарниковая растительность северных лесов бедна и однообразна. Естественные насаждения, произрастающие в Архангельской области, не могут в полной мере позволить использовать их для создания многообразных архитектурных форм в городах и поселках области, тем самым повысить их эстетическую и декоративную привлекательность. По видовому составу посадки населенных мест Европейского Севера весьма скудны и не отличаются биоразнообразием. Из жизненных форм преобладают деревья, на долю кустарников приходится от десятых долей до нескольких процентов (Состояние окружающей среды ...,2012). В связи с вышеизложенным, исследование интродуцированных кустарников для озеленения населенных мест Европейского Севера является актуальным.

Цель исследований - изучение сезонного роста, развития и плодоношения видов родов Барбарис (Berberís), Жимолость (Lonicera), Сирень (Syringa) в условиях дендрологического сада Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова.

Для достижения цели поставлены следующие программные задачи:

- проанализировать состояние вопроса исследования по литературным и архивным источникам;

- провести наблюдения за сезонным ростом и развитием изучаемых видов;

- установить количественные и качественные показатели плодов и семян;

- определить химический состав плодов видов рода Барбарис и съедобных видов рода Жимолость на содержание биологически активных веществ (БАВ);

- оценить зимостойкость изучаемых видов;

- дать сравнительную характеристику исследуемых видов.

Научная новизна. Элементы новизны заключаются в комплексном анализе сезонного роста и развития, исследовании количественных и качественных показателей плодов и семян, анализе зимостойкости интродуцированных кустарников дендрологического сада Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова в условиях изменяющегося климата.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для разработки перспективного ассортимента инорайонных кустарников, а также при создании практических рекомендаций по озеленению населенных мест Архангельской области и других областей Европейского Севера. Составлен перечень видов родов Барбарис, Жимолость, Сирень, успешно прошедших акклиматизацию, для их более широкого использования. Доказано наличие достаточного количества БАВ в плодах видов рода Барбарис, съедоб-

ных видов рода Жимолость, для использования их в качестве дополнительного источника витаминов.

Степень достоверности результатов проведенных исследований подтверждается достаточным объемом экспериментального материала, обработанного с применением современных методов статистического анализа, а также современного программного обеспечения. Полученные данные обработаны современными статистическими методами с точностью и достоверностью 0,95.

Апробация работы и научные публикации. Результаты исследований докладывались и обсуждались на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава кафедры ландшафтного строительства и искусственных лесов лесотехнического института Северного (Арктического) федерального университета имени МБ. Ломоносова 2009-2012 гг.; Всероссийской конференции с международным участием «Ботанические сады и актуальные проблемы интродукции растений на современном этапе» (Томск, 14-17 сентября 2010 г.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы озеленения городов Сибири и сопредельных территорий» (Иркутск-Байкал, 18-20 августа 2011 г.); VI Всероссийской научной конференции с международным участием «Химия и технология растительных веществ» и школе молодых ученых (Сыктывкар, 3-5 октября 2011 г.); Международной конференции Euro-Eco Hannover 2011 (Hannover, 21-22 November 2011); Всероссийской научно-практической конференции «Роль и значение ботанических и дендрологических садов в системе развития особо охраняемых природных территорий» (Переславль-Залесский, 21-23 июня 2012 г.).

По результатам исследований опубликовано 9 статей, в том числе две статьи в изданиях перечня ВАК.

Личный вклад. Выполнен обзор проблемы, проведены полевые исследования на протяжении 3 полевых сезонов, обработаны результаты предыдущих лет наблюдений, а также сделаны выводы.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения и 5 приложений. Список литературы содержит 157 наименования, в том числе 8 на иностранных языках. Текст иллюстрирован 36 таблицами.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю дендрологического сада имени И.М. Стратоновича, кандидату сельскохозяйственных наук, доценту П.М. Малаховцу, заведующей дендрологическим садом В.А. Тисовой и всем сотрудникам за ценные советы, замечания и многочисленные консультации.

ГЛАВА 1. ИНТРОДУКЦИЯ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ

История интродукции древесных и кустарниковых растений на севере охватывает сравнительно небольшой период времени. До образования дендрологического сада при университете (ранее Лесотехнический институт) в городе Архангельске интродукция находилась на довольно низком уровне, встречались единичные упоминания об инорайонных породах, носящие стихийный характер (Петрик, Малаховец, Попова, Васильева, 2011; Васильева, 2010, 2011).

Образование дендрологического сада провело рубеж, после которого заметно увеличился объем работ по интродукции на севере. Инорайонными породами занимались Б.Н. Головкин (1974); В.Н. Нилов (1980, 1983, 1989); Л.А. Казаков (1987); Г.И. Травникова (1999); Н.Ю. Жидкова (2002); C.B. Хрущева (2010); H.A. Демидова (1999); Н.Д. Кондратьева (1987); Л.Е. Крыжанов-ская, Л.Г. Мартынов (1989); П.А. Феклистов (2004); H.A. Бабич, О.С. Залыв-ская, Г.И. Травникова (2008); H.A. Бабич, Е.Б. Карбасникова, И.С. Долинская (2012); и др. Работы по интродукции древесной и кустарниковой растительности с момента основания сада проводились целенаправленно и на научной основе, благодаря чему накопленный многолетний материал использовался в ряде научных публикаций: И.М. Стратонович (1947); Ф.Б. Орлов (1952, 1955, 1957, 1962); П.И. Войчаль (1964); В.П. Тарабрин (1957); П.М. Малаховец, В.А. Тисова (1999, 2000, 2002); и др.

По результатам изучения литературных и архивных источников установлено, что при проведении работ по озеленению возникает насущная проблема более широкого использования инорайонных видов деревьев и кустарников. При этом все большее значение приобретают вопросы изучения видового разнообразия, выделения и размножения наиболее продуктивных и устойчивых биотипов в конкретных экологических условиях.

ГЛАВА 2. ЕСТЕСТВЕННО-ИСТОРИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в дендрологическом саду имени И.М. Страто-новича при Северном (Арктическом) федеральном университете имени М.В. Ломоносова, одном из самых северных ботанических и дендрологических садов мира. Сад расположен в центре города Архангельска. В настоящее время коллекция интродуцентов дендрологического сада насчитывает 217 видов. Рас-тения-экзоты относятся к 20 семействам и 52 родам. Наиболее представленными являются такие семейства, как розоцветные и жимолостные. По количеству видов сравнительно многочисленны роды: жимолость, сирень, барбарис и др. (Малаховец, Тисова, 1999).

Дендросад находится на 64°33' с.ш. и 40°32' в.д. Общая площадь, занятая интродуцированными растениями, составляет 1,6 га. Климат района его распо-

5

ложения - морской субарктический. Средняя годовая температура воздуха +0,8°С, средняя температура января -12,5 °С, июля +15,6 °С, абсолютный минимум -49 °С, абсолютный максимум +34 °С. В конце мая - начале июня наблюдается возврат холодов, сопровождаемый заморозками и выпадением снега. Переход среднесуточной температуры воздуха через +5 °С весной происходит 15 мая, а осенью 30 сентября. Вегетационный период длится 137 дней. Средняя продолжительность безморозного периода 85 дней. Среднегодовое количество осадков составляет 675 мм. Весьма неблагоприятное воздействие на выживаемость и рост экзотов оказывает сочетание резких температурных колебаний с высокой влажностью воздуха.

Имеющаяся коллекция требует ее сохранения путем не только семенного размножения, но и получения измененных особей в связи с их приспособлением к новым условиям существования, тем самым определяя особую ценность маточного фонда изучаемой коллекции.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для проведения исследований были отобраны 8 видов барбарисов (б. амурский - В. amurensis Rupr., б. обыкновенный - В. vulgaris L., б. обыкновенный темно-пурпуровый - В. vulgaris f. atropurpúrea Rgl., б. Тунберга - В. Thun-bergii DC., б. многоцветковый - В. polyantha Hemsl., б. продолговатый - В. oblonga (Rgl.) С. К. Schneid., б. Регеля - В. regeliana Kochne.), 9 видов жимолостей (ж. съедобная - L. edulis Turcz. ex Freyn, ж. Вавилова - L. Vavilivii, ж. покры-вальная - L. involucrata Banks ex Spreng., ж. альпийская - L. alpígena L., ж. черная - L. nigra L., ж. татарская - L. tatarica L., ж. татарская-сибирская - L. tatari-ca var. sibirica Pers., ж. обыкновенная - L. xylosteum L., ж. золотистая - L. chry-santha Ledeb.), 8 видов сиреней (с. обыкновенная - S. vulgaris L., с. Звегинцова - S. Sweginzowii Koehne., с. мохнатая - S. villosa Vahl., с. Генри - S. Henryi С. K. Schneid., с. венгерская - S. Josikaea Jacq., с. Вольфа - S. Wolfl С. K. Schneid., с. Комарова - S. Komarowi С. K. Schneid., с. гималайская - S. emodi Wall., с. амурская - S. amurensis Rupr.) из коллекции дендросада САФУ имени М.В. Ломоносова. Названия видов и их характеристики уточнялись, согласно официальным академическим изданиям. Все виды инорайонных кустарников вступили в генеративную фазу.

Для изучения сезонного развития кустарников проводились фенологические наблюдения за всеми видами по общепринятой методике, предложенной Главным ботаническим садом Академии наук (ГБС АН), а также по методике Е.Н. Булыгина (1979).

Кроме того, автором обобщены и статистически обработаны результаты многолетних фенологических наблюдений, проведенных сотрудниками денд-

рологического сада под руководством научного руководителя П.М. Малаховца и заведующей дендрологическим садом В.А. Тисовой.

Сезонный рост изучался на побегах текущего года по методике Главного ботанического сада Академии наук (ГБС АН) (Молчанов, Смирнов, 1967; Ма-лаховец, Тисова, 2002).

При проведении исследований за начало периода вегетации принималась фаза набухания почек, окончание периода вегетации - массовый листопад.

Проведена оценка интродуцированных кустарников по следующим показателям:

- регулярность прохождения всех фенологических фаз;

- степень прироста побегов текущего года;

- репродуктивная способность;

- зимостойкость;

- степень повреждаемости вредителями и болезнями.

Оценивалось общее состояние кустарников, измерялись их высота и диаметр кроны.

Проведены химические анализы собранных плодов различных видов барбарисов и видов съедобных жимолостей на содержание биологически активных веществ (БАВ). Влажность плодов определена методом высушивания (Кутако-ва, 2003), качественные реакции флавоноидов проводились по ряду реактивов (Корейская, 2007), количественное их содержание определено по ГОСТ 3852— 93. При определении аскорбиновой кислоты использовали дихлорфенолиндо-фенолят (Химический анализ..., 1983); антоцианов методика И.М. Корейской (2007); органических кислот и титруемой кислотности - ГОСТ 1994-93 и ГОСТ 25555.0-82. Для анализа содержания каротиноидов пользовались двумя методиками (Кутакова, 2003; Химический анализ..., 1983), а содержания Сахаров -«Практикум по биохимии растений» (1976).

Для измерения биометрических показателей плодов и семян использован электронный штангенциркуль, вес плодов и семян определяли на электронных весах ВКЛ-500.

Исследованы количественные и качественные показатели семян всех видов, в том числе: масса 100 шт. плодов; выход семян; масса 1000 шт. семян.

Всхожесть семян определяли по ГОСТ 13056.6-97, доброкачественность поГОСТ 13056.8-97.

Зимостойкость оценивали по 7-балльной шкале Главного ботанического сада Академии наук (ГБС АН) (Лапин, 1979).

Для оценки устойчивости интродуцированных кустарников к вредителям и болезням в условиях дендрологического сада САФУ обследования видов проводили с момента массового распускания листьев до второй половины сентября в период с 2010 по 2012 гг.

При выявлении видового состава насекомых и болезней использовали определители и справочную литературу (Гусев, 1984).

Почвы дендрологического сада изучали и классифицировали на основании общепринятых методик (Наквасина, Шаврина, 1998), пробы из почвенных прикопок отбирали на глубину пахотного слоя (Наквасина, 2009). Проведен химический анализ почвенных горизонтов из трех почвенных разрезов на содержание фосфора по методу А.Т. Кирсанова (ГОСТ 26207-91), с применением спектрофотометра SSI - 1103, калия по методу Я.В. Пейве (ГОСТ 26207 - 91), а также на содержание гумуса и рН (ГОСТ 26483-85, ГОСТ 26490-85), использовали рН - иономер «Эксперт - 001»..

ГЛАВА 4. РОСТ И РАЗВИТИЕ ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ КУСТАРНИКОВ

Наблюдения за фенологическими ритмами показали, что пробуждение изучаемых видов кустарниковой растительности происходит в разные сроки (табл. 1). Растения-экзоты начинают вегетировать в первой декаде мая, при установлении устойчивых положительных температур, что очень важно при сравнении с древесной и кустарниковой растительностью местной флоры (Бабич, Залывская, Травникова, 2008; Хрущева, 2010; Бабич, Карбасникова, До-линская, 2012).

При наблюдении за изучаемыми видами первыми начинают вегетировать виды из рода жимолостей - ж. Вавилова (3.05), затем виды из рода сиреней -с. Звегинцова, с. Генри (4.05). Видам этих родов для начала роста достаточна среднесуточная температура +5 °С. Позже всех начало вегетации было отмечено у видов рода барбарисов - б амурский, б. обыкновенный (10.05). Это объясняется тем, что видам этого рода для начала вегетации необходима устойчивая среднесуточная температура +10 °С и более. Полученные данные подтверждают исследования П.М. Малаховца, В.А. Тисовой (1999), О.С. Залывской (2008).

Для интродуцированных кустарников характерен более растянутый по времени период вегетации (см. табл. 1). Ежегодный рост годичных побегов древесных и кустарниковых пород связывает малый цикл их развития с большим, являясь необходимым элементом общего роста и развития особей (Мала-ховец, Тисова, 1999; Бабич, Залывская, Травникова, 2008).

При изучении сезонного роста были отмечены особенности развития видов инорайонных кустарников. Продолжительность периода роста побегов изучаемых видов (табл. 2) зависит не только от их особенностей, но и от метеорологических условий.

Активный рост побегов начинается при повышении температуры воздуха до +20 °С, а почвы (на глубине 15 см) до +10 °С. Наиболее энергично побеги

Таблица 1 - Средние даты сезонного развития изучаемых видов

Вид Набухание почек Конус листьев Появление первых листьев Цветение Массовое созревание плодов Появление осенней окраски листьев Массовый листопад

Начало Конец

б. обыкновенный 10.05 17.05 23.05 17.06 27.06 19.09 20.09 16.10

б. амурский 10.05 15.05 22.05 13.06 26.06 15.09 19.09 10.10

б. Тунберга 14.05 20.05 28.05 17.06 29.06 22.09 30.09 23.10

б. продолговатый 15.05 20.05 25.05 21.06 30.06 4.10 26.09 25.10

б. обыкновенный темно-пурпуровый 13.05 21.05 26.05 23.06 3.07 6.09 4.09 19.10

б. многоцветковый 17.05 23.05 27,05 20.06 1.07 17.10 29.10 26.10

б. Регеля 11.05 17.05 23.05 19.06 29.06 5.10 25.09 7.11

б. городчатый 16.05 22.05 26.05 18.06 1.07 1.10 22.09 29.10

ж.съедобная 8.05 13.05 18.05 4.06 17.06 23.07 23.09 19.10

ж. Вавилова 3.05 10.05 17.05 2.06 17.06 16.07 26.09 17.10

ж. покрывальная 6.05 16.05 24.05 11.06 1.07 25.07 10.10 23.10

ж. татарская 7.05 16.05 23.05 18.06 1.07 20.08 26.09 16.10

ж. татарская-сибирская 5.05 13.05 20.05 19.06 5.07 17.08 24.09 12.10

ж. золотистая 6.05 15.05 20.05 18.06 25.06 2.09 21.09 11.10

ж. обыкновенная 10.05 17.05 24.05 17.06 24.06 16.08 24.09 14.10

ж. альпийская 6.05 16.05 24.05 15.06 26.06 14.09 4.10 25.10

ж.черная 15.05 25.05 1.06 29.06 7.07 24.08 28.09 26.10

с. венгерская 6.05 17.05 26.05 29.06 8.07 16.10 21.09 12.10

с. мохнатая 8.05 16.05 23.05 28.06 8.07 6.10 27.09 10.10

с. Генри 4.05 16.05 25.05 29.06 10.07 8.10 17.09 6.10

с. гималайская 6.05 21.05 28.05 29.06 9.07 9.10 21.09 10.10

с. Комарова 9.05 18.05 25.06 27.06 8.07 28.09 20.09 10.10

с. Вольфа 8.05 19.05 27.05 30.06 10.07 1.10 19.09 9.10

с. Звегинцова 4.05 16.05 25.05 30.06 9.07 3.10 21.09 13.10

с. обыкновенная 5.05 18.05 27.05 21.06 30.06 20.10 26.09 24.10

с. амурская 10.05 | 17.05 24.05 12.07 22.07 28.09 15.09 3.10

растут в начале вегетационного периода, также значение имеет количество осенне-зимних осадков в сочетании с тепловыми условиями весеннего периода, в жаркое лето также оказывает влияние количество выпадающих осадков.

Начало прироста в большинстве случаев совпадает с фенофазами развертывания листьев и началом облиствения и в очень сильной степени зависит от теплового режима начала вегетационного периода. Окончание прироста определяется видовыми особенностями растений, например, на величину побегов всех видов барбарисов оказывают влияние заморозки в июле месяце, что приводит к повреждению верхушечных почек, тем самым полностью прекращая их рост. В отдельные годы у таких видов рода барбарисов, как б. амурский, б. многоцветковый, наблюдался повторный рост побегов из спящих почек текущего года.

Таблица 2 - Интенсивность роста изучаемых видов

Вид Сезонный прирост побегов, см Продолжительность роста побегов, дн. Интенсивность роста, мм/сут.

б. обыкновенный 19,21 40 0,48

б. амурский 19,82 32 0,62

б. Тунберга 17,99 43 0,43

б. продолговатый 32,89 44 0,75

б. обыкновенный темно-пурпуровый 29,99 51 0,84

б. многоцветковый 19,25 45 0,43

б. Регеля 7,80 41 0,68

б. городчатый 15,21 38 0,40

ж.съедобная 5,70 15 0,38

ж. Вавилова 5,59 15 0,37

ж. покрывальная 18,47 35 0,53

ж. татарская 22,12 31 0,71

ж. татарская-сибирская 16,00 24 0,67

ж. золотистая 7,61 18 0,42

ж. обыкновенная 5,44 19 0,29

ж.альпийская 7,74 21 0,37

ж.черная 5,38 18 0,30

с. венгерская 12,40 20 0,62

с. мохнатая 6,39 20 0,34

с. Генри 11,05 20 0,55

с. гималайская 10,38 20 0,52

с. Комарова 17,42 20 0,87

с. Вольфа 10,25 20 0,51

с. Звегинцова 11,57 20 0,58

с. обыкновенная 5,32 20 0,27

с. амурская 5,72 20 0,29

На прирост побегов кустарников также оказывает влияние длительность светового дня: при интродукции на север у экзотов возрастает продолжительность роста побегов. Было замечено, что побеги завершают рост быстрее в вегетационные сезоны с сухой и жаркой погодой, чем с прохладной и дождливой (Булыгин, 1979).

В фазу цветения первыми вступают виды из рода жимолостей: ж. съедобная (4.06), ж. Вавилова (2.06). Виды из родов сиреней и барбарисов в фазу цветения вступают почти одновременно: барбарисы в период с (13.06) - б. амурский, по (23.06) - б. обыкновенный темно-пурпуровый, сирени в период с (21.06) - с. обыкновенная по (30.06) — с. Вольфа и с Звегинцова.

Наблюдение за фазами развития особенно важны при подборе видов для формирования композиций, возможно сочетание кустарников с различными сроками цветения, что придает более декоративный вид искусственным насаждениям.

Одним из основных качеств успешной интродукции является высокая репродуктивная способность инорайонных видов, свидетельствующая о приспо-

10

соблении растений к новым климатическим условиям. Успех интродукции в значительной степени зависит от качества семян инорайонных видов. В связи с этим необходимо знание закономерностей плодо- и семеношения и особенностей формирования семян в процессе акклиматизации растений (Некрасов, 1973).

Развитие исследований по размножению интродуцентов обеспечивает повышение степени их адаптации, ускорение внедрения в производство и расширение ареала. Кроме того при разработке и совершенствовании приемов агротехники учитываются оптимальные сроки и способы посева, нормы высева, глубина заделки семян, потребность в удобрениях и способы ухода. Насущными на сегодняшний день задачами интродукции являются разведение быстрорастущих и устойчивых к болезням и вредителям видов для целей озеленения с введением декоративных древесных и кустарниковых растений из представителей местной и инорайонной дендрофлоры.

В период проведения исследований было отмечено, что на плодоношение оказывают влияние различные факторы внешней среды. Так, сильные ветры, очень высокая, более +25-30 °С, или очень низкая температура, ниже +10 °С, а также длительные осадки оказывают негативное влияние на опыление цветков, что в конечном итоге сказывается на плодоношении инорайонных видов. Все изученные виды в районе интродукции плодоносят регулярно, за исключением с. амурской, у этого вида в отдельные годы (2011) плодоношения не наблюдалось.

В процессе изучения видов уделялось большое внимание качеству семян. Были проведены исследования количественных и качественных показателей инорайонных видов кустарников (табл. 3).

Таблица 3 - Сводная ведомость по качественным характеристикам семян*

Вид Масса 100 шт. плодов, г Выход семян, % Масса 1000 шт. семян, г Жизнеспособность, %

б. амурский 17.16il.69 14,86-20,45 14.64±1,27 12,37-16,76 13.29±0.40 12,48-13,72 60.92± 10.69 42,00-79,00

б. обыкновенный 18,03±1.31 16,55-20,64 10.90±0,49 9,93-11,53 11.74±1.34 9,58-14,19 56.53±8.60 46,00-73,58

б. обыкновенный темно-пурпуровый 18,95±2,30 16,04-23,50 9.20±1.21 7,02-11,22 9.30І0.33 8,91-9,96 68.23±4.82 60,00-76,70

б. Тунберга 47,07±2,42 42,34-50,32 6.81±0.63 5,60-7,69 12.04i0.14 11,90-12,31 42,52±3,88 35,57-49,00

б. продолговатый 18,90±2.19 16,02-23,21 6.49±0,92 5,00-8,18 8.37ІІ.81 4,8-10,66 57.95±3.04 54,50-64,00

б. многоцветковый 25.33±3.40 20,74-31,97 8.23±0.51 7,23-8,89 ll.77i0.32 11,14-12,18 68,64±7,82 53,00-76,92

б. Регеля 17.35±3.76 10,97-24,00 8.01±0,65 7,24-93 8,73і0,87 7,20-10,21 68.52i3.14 62,50-73,07

Окончание табл. 3

Вид Масса 100 шт. плодов, г Выход семян, % Масса 1000 шт. семян, г Жизнеспособность, %

б. городчатый 17.32±2,48 13,54-21,98 8.23±0.80 6,63-9,05 8.72±1.02 6,74-10,15 73.09±10,69 53,30-90,00

ж. съедобная 28.10±5.41 22,69-33,51 1.29±0.14 1,15-1,43 1.б2±0.18 1,44-1,81 83.19±3.80 79,39-87,00

ж. Вавилова 53.23±10.07 43,16-63,31 2,18±0,02 2,16-2,20 1.69±0.05 1,64-1,74 89.48±4.98 84,50-94,47

ж. покрывальная 39.25±9,31 . ** 1.70±0.12 62.70±0,90

24,05-56,17 0,67-2,83 2,77±0.41 2,05-3,48 1,47-1,84 61,80-63,60

ж.татарская 28.24±0,93 26,43-29,52 3.23±0,11 3,06-3,44 89.77±6.19 77,50-97,30

ж. татарская-сибирская 27.75±0.46 26,93-28,53 2.62+0.51 2,00-3,62 3.61±0,39 3,16-4,38 96.85±2.53 91,80-99,60

ж. обыкновенная 42.70±2.64 37,55-46,32 4,10±0,46 3,26-4,86 4.39±0.28 4,04-4,94 73.10±11.26 57,00-94,80

ж.золотистая 37.73±2.63 34,59-42,96 3,56±0,40 3,14-4,37 5.77±0.62 4,58-6,66 76.23± 10.72 59,50-96,20

ж. черная 38.61±5.22 . ** 5.73±0.73 60.03±9.64

28,30-45,20 1,80-5,48 4,67-7,14 45,00-78,00

ж. альпийская 109.79±12.22 85,60-124,98 11,16±0.99 9,89-13,11 24.5fttl.13 22,40-26,14 71.03±10,83 52,50-90,00

с. венгерская - 8.95±1,15 7,74-11,24 93.88±1.29 91,30-95,20

с. Вольфа - - 11.68±0,72 10,68-13,08 90.09±2,07 87,2-94,1

с. мохнатая - - 8.92±0,41 8,28-9,70 95,16±1,56 92,80-98,10

с. Генри - - 8.73±1.41 6,98-11,52 94,90±1.59 92,70-98,00

с. Комарова - - 11.42±0.58 10,28-12,20 91,77±2,09 88,00-95,22.

с. Звегинцова - - 5.83±0.18 5,60-6,18 77,34±4,41 68,90-83,81

с. гималайская - - 9.73±1.01 8,40-11,70 90.25±2.85 87,40-93,10

с. обыкновенная - - 4.37±1.09 3,03-6,53 38,82±1,78 37,04-40,60

с. амурская - - И.34±0,04 11,30-11,38 85.18±10.41 74,77-95,60

* в числителе среднее значение и ошибка среднего значения; в знаменателе минимальное и максимальное значение; ** получены недостоверные данные; *** - не рассчитывались.

При определении жизнеспособности семян использовали вышеприведенные государственные стандарты. Как отмечено по результатам исследований, все изученные виды показывают высокую жизнеспособность (кроме с. обыкновенной), что свидетельствует об их успешной акклиматизации в северных кли-

матических условиях. Также проведены исследования качественных и количественных показателей плодов исследуемых видов.

Проведены работы по изучению плодов различных видов барбарисов и видов съедобных жимолостей на наличие в их составе биологически активных веществ (БАВ), включая наиболее ценные из них (аскорбиновая кислота и фла-воноиды). Плоды были собраны в период их полного созревания, окраска - от ярко-красной у б. амурского до темно-бордовой у б. Тунберга. Исследования плодов проводились на протяжении двух лет.

В результате проведенных исследований установлен количественный состав БАВ в плодах различных видов инорайонных барбарисов, произрастающих в дендрологическом саду САФУ (табл. 4).

Таблица 4 - Состав биологически активных веществ (БАВ) в различных видах

барбариса и видах съедобных жимолостей*

Вид Влажность, % Органические кислоты, % Аскорбиновая кислота Флавоноиды, %, в пересчете на Кароти-ноиды, мг%

% мг% рутин кверцетин

б. амурский 68,25 73,13 13,08 12,62 0,096 0,118 96 118 0.24 0.73 0,62 0^9

б. обыкновенный 70,73 58,76 7.02 10,33 0,359 0,149 359 149 0.17 0.58 (Ц!

б. Тунберга 76,74 75,97 28,19 29,09 0,306 0,181 306 181 0.25 0.91 и

б. темно-пурпуровый 63,60 75,57 12,08 12,20 0,076 0,159 76 159 0.18 0.67 И

б. продолговатый 64,90 81,84 17,00 17,57 0,120 0,165 120 165 0.21 0.78 м

б. Регеля 69,77 68,73 13^99 0,224 0,142 224 142 - - -

б. городчатый 70,06 72,14 16,30 19,76 0,142 0,127 142 127 0,30 0.13

б. многоцветковый 61,10 70,51 16,08 21,16 0,133 0,178 133 178 0.23 0.11 15

ж. съедобная 88,25 - 0,188 188 - - м

ж. Вавилова 89,37 81,17 - 0,150 0,145 150 145 - - 1Л 0

* в числителе приведены данные за 2011 г. - анализ проводили на свежих плодах; в знаменателе приведены данные за 2010 г. - анализ проводили после замораживания плодов; ** - не рассчитывались.

Биологически активные вещества (БАВ) играют важную роль в жизни растений, животных и человека, регулируя все жизненно важные процессы (дыхание, рост и развитие, обмен веществ и т.д.).

По химическому составу БАВ - это большая группа органических веществ, относящихся к различным классам: органические кислоты, спирты, альдегиды, эфиры, алкалоиды, флавоноиды, витамины, стерины, пигменты и др. (Кутакова, 2003). Основными биологически активными веществами являются: каротиноиды, флавоноиды, антоцианы, аскорбиновая кислота, органические кислоты, сахара.

Аскорбиновая кислота проявляет защитное действие при инфекционных заболеваниях человека и особенно ценна для людей проживающих на севере. Содержание аскорбиновой кислоты - этого ценного витамина - во всех исследованных плодах различных видов барбариса высокое: от 76 до 359 мг% при исследовании в свежем виде, и от 127 до 181 мг% при анализе плодов после процесса замораживания.

Известно, что общая кислотность характеризуется содержанием яблочной, щавелевой, хлорогеновой и других органических кислот, которые влияют на биосинтез других БАВ. Наибольшее содержание органических кислот было обнаружено в плодах б. Тунберга и составило 28,19 % в свежих плодах и 29,09% в плодах после процесса замораживания.

Каротиноиды проявляют антиокислительную активность, замедляют процессы старения, участвуют в зрительной функции. По содержанию кароти-ноидов плоды соответствуют требованиям, предъявляемым к лекарственному сырью. В результате исследования максимальное содержание каротиноидов наблюдается в плодах б. продолговатого и б. городчатого и составляет у обоих видов 1,9 мг%, что соответствует более поздним срокам созревания и сбора плодов.

Флавоноиды - вещества полифенольной структуры, локализуются в клеточном соке, находятся в виде гликозидов и в свободном виде. Они сочетают в себе антиоксидантные, капилляро-протекторные, иммуномодулирующие свойства. Наибольшее количество флавоноидов (0,91 %) обнаружено в пробах б. Тунберга, что свидетельствует о возможности применения лекарственного материала в качестве капилляро-укрепляющего средства.

Антоцианы отвечают за окраску листьев и плодов, представляют интерес как пищевые красители. В плодах б. амурского содержание антоцианов составляет 1,56 %, то есть выше, чем содержание флавоноидов, что свидетельствует о глубоких вторичных процессах метаболизма. Исследования плодов б. амурского на содержание сахара показали его наличие в пределах 10 %.

Проведение исследований на плодах, подвергшихся различным способам хранения, в свежем или замороженном виде, показало, что и первый, и второй способ могут применяться. Выбор способа хранения определяют только сроки использования сырья перед переработкой. В ряде случаев выход БАВ после процесса замораживания выше, чем при использовании плодов в свежем виде.

14

Это говорит о разрыве межклеточных связей и более легком выходе БАВ при их извлечении, что может быть использовано в промышленных целях.

В результате проведенных исследований убедительно доказано наличие ряда биологически активных веществ во всех образцах плодов барбариса, а также в плодах съедобных видах жимолостей, что подтверждает продолжение исследований в данном направлении.

По содержанию аскорбиновой кислоты, флавоноидов и органических кислот плоды барбариса и жимолостей следует отнести к ценным видам лекарственного сырья и выращивать как дополнительный источник витаминов, особенно в районах Европейского Севера.

В ходе проведенных исследований доказано наличие БАВ при хранении плодов, как в свежем, так и в замороженном виде, что существенно при использовании сырья в промышленных целях.

За период окончания вегетационного периода принимали время, когда интродуцированные виды вступали в фазу конца листопада. Эта фенологическая фаза характеризуется завершением ростовых процессов и подготовкой растений к зиме, что важно при условии длительных и холодных зим. Было отмечено, что первыми в фазу листопада вступают виды из рода сиреней, например с. амурская (3.10). Виды из родов жимолостей и барбарисов почти одновременно заканчивают вегетацию: б. амурский (10.10), ж. золотистая (11.10).

Все виды проходят полный цикл развития, полностью успевая подготовится к зиме. Исключение составляет ж. покрывальная, рост побегов которой продолжается до середины августа.

Зимостойкость растений является одним из основных биологических признаков, влияющих на возможность произрастания инорайонных видов в условиях севера. Под зимостойкостью понимают устойчивость растений к длительным отрицательным температурам. Успешность перезимовки экзотов во многом определяется их общим состоянием, степенью завершенности ростовых процессов, полнотой прохождения осенних фенофаз сезонного развития и снижения физиологической активности в связи с переходом в состояние зимнего покоя.

В ходе проведенных исследований было отмечено, что все изученные виды интродуцированных кустарников входят в осенне-зимний покой не одновременно и относительно ранний переход растений в состояние покоя - это все виды сиреней, связан с большей зимостойкостью (кроме с. амурской), а задержка с окончанием роста осенью, например у ж. покрывальной, влечет за собой частичные повреждения побегов за зиму.

Анализируя полученные данные, такие виды барбарисов как (б. амурский, б. обыкновенный) оценивались 1 баллом, а (б. Регеля, б. продолговатый, б. многоцветковый, б. городчатый) - 2 баллами по балльной шкале зимостой-

15

кости, что доказывает их наименьшую устойчивость при неблагоприятных климатических условиях. Все виды жимолостей (кроме ж. покрывальной - 2 балла), сиреней (кроме с. амурской - 1-2) оценивались 1 баллом, доказывая их высокую зимостойкость.

При выращивании различных видов важно знать их фито- и энтомоустой-чивость в новых климатических условиях. Обследования растений проводились с момента массового распускания листьев до второй половины сентября в период с 2010 по 2012 гг. Полученные нами данные согласуются с исследованиями, проведенными О.Н. Ежовым (2008).

Отмечено ежегодное поражение ржавчинными грибами (ржавчина -Puccinia graminis Pers.) листьев отдельных видов барбарисов: б. Регеля, б. обыкновенный темно-пурпуровый, б. Тунберга, б. многоцветковый. Такие виды, как б. амурский, б. обыкновенный, б. продолговатый, оказались более устойчивыми к ржавчинным грибам. Других грибных заболеваний, а также поражения вредителями не выявлено.

Различные виды жимолости (ж. татарская, ж. Вавилова, ж. татарская-сибирская) повреждались вредителями - жимолостной мушкой (Phytagromyza xylostei R.D.), верхушечной жимолостной тлей (Hyadaphis tataricae Aizend). Продолжительные дожди и низкие температуры провоцировали возникновение на листьях такого заболевания, как мучнистая роса (Microsphaera lonicerae (D.C.) Wint.). Вредители чаще всего вызывают такие повреждения, как объедание, скелетирование, минирование листьев кустарников. На таких видах жимолостей, как ж. покрывальная, ж. альпийская, наблюдался некроз листьев, вызывая их раннее пожелтение, на ж. обыкновенной отмечалась пятнистость (Ежов, 2008).

В ходе наблюдений выявлено, что все виды сиреней в разной мере поражались вредителем - сиреневой молью (Xanthospilapteryx syringella F.). Более заметные повреждения были отмечены на с. мохнатой и с. обыкновенной, остальные виды поражались единично, не теряя декоративности в целом.

Заключение

Видовое разнообразие интродуцированных кустарников в городских посадках ограничено, в связи с этим возможно введение новых видов кустарников для создания декоративных композиций, что повышает санитарно-гигиенические и эстетические качества городской среды.

Изучение сезонного роста и плодоношения видов из коллекции дендросада позволило оценить виды родов барбариса (Berberís), жимолости {Lonicera), сирени (Syringa) как имеющие перспективу для выращивания в условиях севера.

В результате проведенных исследований, выполненных в дендрологическом саду имени И.М. Стратоновича, получены достоверные результаты, позволяющие сделать следующие выводы:

1. Зеленые насаждения являются неотъемлемой частью градостроительной структуры и приняты обществом как обязательный элемент культурного ландшафта города, придающий ему неповторимый облик.

2. Установлено, что интродуцированные виды особенно реагируют на недостаток тепла. Фенологические фазы у различных видов интродуцентов наступают в разные сроки, раннее начало вегетации отмечено у ж. Вавилова (3.05), ж. съедобной (8.05), доказывает меньшую требовательность к теплу, чем б. городчатого (16.05), б. многоцветкового (17,05), с. амурской (10.05), что важно для создания искусственных насаждений.

3. Интродуцированные кустарники, произрастая в условиях дендрологического сада, приобретают устойчивую жизненную форму кустарников и обладают способностью образовывать зрелые плоды и семена, что свидетельствует об их успешной интродукции.

4. Плодоношение изучаемых видов интродуцированных кустарников характеризуется регулярностью, исключение составляет с. амурская.

5. Высокие показатели качества семян, такие как жизнеспособность, были отмечены у всех видов родов Berberís (в пределах - от (43 %) у б. Тунберга до (73 %) у б. городчатого), Lonicera (от (60 %) у ж. черной до (97 %) у ж. татарской сибирской), Syringa (от (77 0%) у с. Звегинцова до (95 %) у с. мохнатой), исключение составляет с. обыкновенная (39 %).

6. Высокое содержание БАВ в плодах барбарисов - б. Тунберга (28,19 %) органических кислот, б. обыкновенного (359 мг%) и ж. съедобной (188 мг%), ж. Вавилова (150 мг%) - аскорбиновой кислоты, дает возможность рекомендовать их как дополнительную витаминную добавку в виде ягод на приусадебных участках северян, а также для б. амурского рассмотреть вариант плантационного выращивания.

7. По результатам проведенных исследований наиболее зимостойкими видами среди барбарисов оказались - б. амурский, б. обыкновенный, все виды жимолостей (кроме ж. покрывальной), а также сиреней (кроме с. амурской), и могут быть рекомендованы для расширения видового разнообразия кустарников, используемых для озеленения населенных пунктов Архангельской области.

8. При проведении исследований были выявлены виды, наиболее устойчивые к болезням и вредителям. Изученные нами виды барбарисов, за исключением б. обыкновенного темно-пурпурового, б. Тунберга, б. Регеля, б. многоцветкового, оказались устойчивыми к поражению ржавчинными грибами (ржавчина - Puccinia graminis Pers.). Такие виды жимолостей, как ж. татарская, ж. Вавилова, ж. татарская-сибирская, повреждались вредителем - жимолостной

17

мушкой (Phytagromyza xylostei R.D.), на ж. татарской отмечалось повреждение верхушечной жимолостной тлёй ([Hyadaphis tataricae Aizend). Продолжительные дожди и низкие температуры провоцируют возникновение на листьях такого заболевания, как мучнистая роса (Microsphaera lonicerae (D.C.) Wint.). Из видов сиреней с. мохнатая и с. обыкновенная поражались вредителем - сиреневой молью - (Xanthospilapteryx syringella F.). Характер поражений носил единичный характер, не причиняя вреда общей декоративности интродуцирован-ных кустарников.

Список публикаций по теме диссертации

1. Васильева, Н.Н. Об интродуцированных жимолостях в дендрологическом саду АГТУ / Н.Н. Васильева // Экологические проблемы севера: межвуз. сб. науч. тр. / отв. ред. П.А. Феклистов. - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2010. - Вып. 13. - С. 105-106.

2. Васильева, Н.Н. Краткие исторические сведения по использованию ино-районных пород в озеленении города Архангельска за период с 1584 по 1917 гг. / Н.Н. Васильева, Н.Е. Попова // Наука - северному региону: сб. науч. тр. - Архангельск: Изд-во СА(Ф)У, 2010. - Вып. 83. - С. 7-10.

3. Васильева, Н.Н. Опыт использования инорайонных пород в условиях города Архангельска / Н.Н. Васильева, Н.Е. Попова // Труды Томского государственного университета. - Т. 274. - Сер. биологическая: Ботанические сады. Проблемы интродукции. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 2010.-С. 109-111.

4. История озеленения города Архангельска / В.В. Петрик, П.М. Мала-ховец, Н.Е. Попова, Н.Н. Васильева // Вестник Иркутской сельскохозяйственной академии. - Иркутск: Изд-во Иркутской сельскохозяйственной академии, 2011. - № 44-7. - С. 96-101.

5. Васильева, Н.Н. История озеленения г. Архангельска после 1917 года / Н.Н. Васильева, Н.Е. Попова // Экологические проблемы Арктики и северных территорий: межвуз. сб. науч. тр. / отв. ред. П.А. Феклистов. -Архангельск: Изд-во С(А)ФУ, 2011. - Вып. 14. - С. 41-42.

6. Васильева, Н.Н. Содержание биологически активных веществ. (БАВ) в плодах различных видов барбариса, произрастающих в дендрологическом саду Северного (Арктического) федерального университета им. М.В. Ломоносова / Н.Н. Васильева, Н.А. Кутакова, А.Д. Ошуркова // Химия и технология растительных веществ: сб. VII всерос. науч. конф. с между-нар. участием. - Сыктывкар, 2011. - С 40.

7. Petrik, V.V. Ecological peculiarities of growing non-native species in urbanized environment / V.V. Petrik, N.N. Vasiljeva, N.E. Popova / Euro-Eco. -Hannover, 2011. - P. 62-64.

8. Петрик, B.B. Об интродуцированных кустарниках, произрастающих в дендрологическом саду Северного (Арктического) федерального университета/ В.В. Петрик, H.H. Васильева, Е.Б. Некипелова // Роль и значение ботанических и дендрологических садов в системе развития особо охраняемых природных территорий: тез. докл. Всерос. науч.-практ. конф. (2123 июня 2012 года) / под общ. ред. О.Н. Куликовой. -Ярославль, Пере-славль-Залесский: Канцлер, 2012. - С. 83-86.

9. Содержание биологически-активных веществ в плодах различных видов барбариса при выращивании в условиях Европейского Севера / В.В. Петрик, И.И. Дроздов, H.H. Васильева, H.A. Кутакова // Лесной журн. 2012. - JV« 5. - С. 67-71. - Изв. высш. учеб. заведений.

Подписано в печать 30.10.2013. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 1991.

Издательско-полиграфический центр им. В.Н. Булатова ФГАОУ ВПО САФУ 163060, г. Архангельск, ул. Урицкого, д. 56

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Васильева, Наталья Николаевна, Архангельск

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГАОУ ВПО «Северный (Арктический) федеральный университет

имени М.В. Ломоносова»

На правах рукописи 04201450854 ^ ^

ВАСИЛЬЕВА НАТАЛЬЯ НИКОЛАЕВНА

РОСТ И ПЛОДОНОШЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ КУСТАРНИКОВ В ДЕНДРОЛОГИЧЕСКОМ САДУ СЕВЕРНОГО (АРКТИЧЕСКОГО) ФЕДЕРАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА ИМЕНИ М.В. ЛОМОНОСОВА

06.03.01 - Лесные культуры, селекция, семеноводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.В. Петрик

Архангельск - 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

Введение............................................................................................................................................................4

Глава 1. Интродукция на Европейском Севере............................................................7

1.1. Краткая историческая справка развития интродукции

на Европейском Севере России..................................................................11

1.2. Из истории озеленения города Архангельска....................................17

1.3. История развития дендрологического сада,

как объекта исследования............................................................................22

Глава 2. Естественно-исторические условия района исследований............26

2.1. Климат города Архангельска........................................................................26

2.2. Характеристика почвы дендрологического сада........................32

Глава 3. Методика и объекты исследований..................................................................35

3.1. Краткая характеристика объектов исследования........................39

Глава 4. Рост и развитие интродуцированных кустарников............................58

4.1. Сезонное развитие изучаемых видов

в условиях дендрологического сада......................................................63

4.2. Сезонный рост инорайонных видов кустарников....................77

4.3. Репродуктивная способность инорайонных

видов кустарников................................................................................................86

4.4. Зимостойкость интродуцированных кустарников....................99

4.5. Фито- и энтомоустойчивость

изучаемых видов кустарников....................................................................104

Заключение....................................................................................................................................................108

Библиографический список..........................................................................................................110

Приложение 1. Непрерывный ряд чисел

в течение года по месяцам..................................................................................................................125

Приложение 2. Средние многолетние даты сезонного развития

изучаемых видов рода Berberís................................................. 126

Приложение 3. Средние многолетние даты сезонного развития

изучаемых видов рода Lonicera................................................. 127

Приложение 4. Средние многолетние даты сезонного развития

изучаемых видов рода Syringa................................................. 128

Приложение 5. Биометрические показатели плодов и семян, исследуемых видов интродуцированных кустарников................... 129

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Древесно-кустарниковая растительность северных лесов бедна и однообразна. Естественные насаждения, произрастающие в Архангельской области, не могут в полной мере позволить использовать их для создания многообразных архитектурных форм в городах и поселках области, тем самым повысить их эстетическую и декоративную привлекательность. По видовому составу посадки населенных мест Европейского Севера весьма скудны и не отличаются биоразнообразием. Из жизненных форм преобладают деревья, на долю кустарников приходится от десятых долей до нескольких процентов (Состояние окружающей среды ..., 2012). В связи с вышеизложенным, исследование интродуцированных кустарников для озеленения населенных мест Европейского Севера является актуальным.

Цель исследований - изучение сезонного роста, развития и плодоношения видов родов Барбарис {Berberís), Жимолость {Lonicera), Сирень {Syringa) в условиях дендрологического сада Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова.

Для достижения цели поставлены следующие программные задачи:

- проанализировать состояние вопроса исследования по литературным и архивным источникам;

- провести наблюдения за сезонным ростом и развитием изучаемых видов;

- установить количественные и качественные показатели плодов и семян;

- определить химический состав плодов видов рода Барбарис и съедобных видов рода Жимолость на содержание биологически активных веществ (БАВ);

- оценить зимостойкость изучаемых видов;

- дать сравнительную характеристику исследуемых видов.

Научная новизна. Элементы новизны заключаются в комплексном анализе сезонного роста и развития, исследовании количественных и качественных показателей плодов и семян, анализе зимостойкости интродуцированных

кустарников дендрологического сада Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова в условиях изменяющегося климата.

Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для разработки перспективного ассортимента инорайонных кустарников, а также при создании практических рекомендаций по озеленению населенных мест Архангельской области и других областей Европейского Севера. Составлен перечень видов родов Барбарис, Жимолость, Сирень, успешно прошедших акклиматизацию, для их более широкого использования. Доказано наличие достаточного количества БАВ в плодах видов рода Барбарис, съедобных видов рода Жимолость, для использования их в качестве дополнительного источника витаминов.

Степень достоверности результатов проведенных исследований подтверждается достаточным объемом экспериментального материала, обработанного с применением современных методов статистического анализа, а также современного программного обеспечения. Полученные данные обработаны современными статистическими методами с точностью и достоверностью 0,95.

Апробация работы и научные публикации. Результаты исследований докладывались и обсуждались на ежегодных конференциях профессорско-преподавательского состава кафедры ландшафтного строительства и искусственных лесов лесотехнического института Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова 2009-2012 гг.; Всероссийской конференции с международным участием «Ботанические сады и актуальные проблемы интродукции растений на современном этапе» (Томск, 1417 сентября 2010 г.); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Проблемы озеленения городов Сибири и сопредельных территорий» (Иркутск-Байкал, 18-20 августа 2011 г.); VI Всероссийской научной конференции с международным участием «Химия и технология растительных веществ» и школе молодых ученых (Сыктывкар, 3-5 октября 2011 г.); Международной конференции Euro-Eco Hannover 2011 (Hannover, 21-22 November 2011); Всероссийской научно-практической

конференции «Роль и значение ботанических и дендрологических садов в системе развития особо охраняемых природных территорий» (Переславль-Залесский, 2123 июня 2012 г.).

По результатам исследований опубликовано 9 статей, в том числе две статьи в изданиях перечня ВАК.

Личный вклад. Выполнен обзор проблемы, проведены полевые исследования на протяжении 3 полевых сезонов, обработаны результаты предыдущих лет наблюдений, а также сделаны выводы.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав, заключения и 5 приложений. Список литературы содержит 157 наименования, в том числе 8 на иностранных языках. Текст иллюстрирован 36 таблицами.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю дендрологического сада имени И.М. Стратоновича, кандидату сельскохозяйственных наук, доценту П.М. Малаховцу, заведующей дендрологическим садом В.А. Тисовой и всем сотрудникам за ценные советы, замечания и многочисленные консультации.

ГЛАВА 1. ИНТРОДУКЦИЯ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ

Интродукция (от лат. introduction) - введение в культуру новых видов деревьев и кустарников в районы, где они раньше не произрастали (Лесная энциклопедия, 1986).

Попадая в необычные для себя условия древесно-кустарниковые растения, являясь саморегулирующимися системами, соответствующим образом реагируют на новые агрометеорологические условия. Меняются морфологические признаки отдельных тканей, а также и физиологические, биохимические функции организма в целом. При интродукции в короткий срок моделируются многовековые процессы, связанные с почвенно-климатическими условиями региона.

В работе по интродукции растений выделяют четыре основных этапа: предварительное изучение и выбор исходного материала, мобилизация исходного материала, освоение растений при интродукции, подведение итогов интродукции (Базилевская, Белоконь, Щербакова, 1968).

По мере адаптации растения приобретают способность осуществления процессов роста, развития и плодоношения при более низких температурах, чем у неприспособленных, у них вырабатывается способность смещения на более ранние сроки вегетационного периода максимальной интенсивности ряда функций: усиливается цикличность протекания и автономность многих жизненных отправлений. Интродуцируемые растения лучше адаптируются, если их предки уже раньше испытали действие условий обитания вне ареала их распространения. Литературные данные подтверждают об усилении степени адаптации от деревьев и кустарников к травянистым многолетникам. Устойчивость растений к неблагоприятным условиям существования повышается с возрастом и в поколениях (Орлов, 1957).

Известно, что растительный мир занимает особое место в комплексе природных ресурсов, так как обладает способностью производить органическое вещество из элементов неживой природы, усваивать углекислый газ, выделяя

кислород в процессе фотосинтеза. Выступая сырьевой основой для множества отраслей промышленности, растения обладают замечательным качеством — способностью к воспроизводству (Biological Diversity in Forests, 1996, Pluralism and sustainable.. .1997).

При проведении работ по озеленению городских территорий возникает насущная проблема более широкого использования инорайонных видов деревьев и кустарников (Коропачинский, Встовская, 2002; Красивоцветущие ...,1988). При этом все большее значение приобретают вопросы изучения видового разнообразия, выделения и размножения наиболее продуктивных и устойчивых биотипов в конкретных экологических условиях (Новожилова, Опекунов, 1955; Тарабрин, 1957; Лапин, 1979, 1980; Плотникова, 1980; Рубцов, Михайлов, Жоголева, 1980; Новосельцева, Смирнов, 1983; Матвеева, Буторова, Романова, 2000; Бабич, Залывская, Травникова, 2008; Петрик, Васильева, Некипелова, 2012).

Испытанием инорайонных растений занимаются ботанические сады (Цицин, 1974), научно-исследовательские учреждения, опытные станции садоводства, энтузиасты-любители, которые анализируют результаты интродукции и разрабатывают рекомендации по выращиванию экзотов в определенных почвенно-климатических условиях с учетом биоэкологических особенностей видов (Головкин, 1986).

Развитие промышленности, автотранспорта способствует интенсивному загрязнению воздуха, особенно в крупных промышленных центрах (Феклистов, 2004; Хрущева, 2010; Бабич, Карбасникова, Долинская, 2012). Известно, что не всегда представители местной флоры могут справиться с высокими концентрациями вредных веществ. Поэтому поиск устойчивых видов, форм и сортов растений, которые не повреждаются, или успешно восстанавливаются после воздействия, - одна из первостепенных задач. Отмечено, что некоторые интродуценты являются наиболее устойчивыми к болезням, чем местные виды, что позволяет рекомендовать их к использованию в искусственных насаждениях городов (Нилов, 19896).

Растительность не только способствует очищению воздуха, почвы, водоемов, снижению шума и улучшению климата, но и восстанавливает силы и здоровье человека. Это достигается благодаря эстетическим, целебным качествам растений, а также благоприятному микроклимату, формируемому ими (Травникова, 19996).

С целью отбора ценных видов, форм и экотипов особое внимание уделяется выяснению основных путей эволюции, влияющих на их становление, выявлению всех адаптивных признаков, которые возникали у растений на протяжении длительного периода времени под влиянием различных экологических факторов.

Роль интродукции неоценима при озеленении (Акимов, Булыгин, 1961). С ее помощью значительно обогащается ассортимент растений, внедряются декоративные, быстрорастущие, более выносливые виды в особо неблагоприятных условиях. Использование видов из других флористических областей в озеленении городов и пригородных зон повышает эстетичность, позволяет наиболее продуктивно решать вопросы улучшения условий окружающей среды (Таренков, 1984; Якушина, 1984; Травникова, 19996; Состояние окружающей среды...2012; Manual of... 1986; Petrik, 2011). Некоторые интродуценты, произрастающие в парках, аллеях, обладают лечебными свойствами и могут использоваться для профилактики различных заболеваний.

Акклиматизация древесных растений свидетельствует о приспособлении растений в процессе интродукции к новым условиям существования, в большинстве случаев климатическим, в которых они проходят все фазы развития и дают жизнеспособное потомство (Малаховец, Тисова, 1995; 1999в).

Развитие исследований по размножению интродуцентов обеспечивает повышение степени их адаптации, ускорение внедрения в производство и расширение ареала. Насущными на сегодняшний день задачами интродукции являются разведение быстрорастущих высокопродуктивных видов для целей озеленения с введением декоративных древесных и кустарниковых растений из представителей инорайонной флоры.

Практическое значение интродукции проявляется в сохранении и расселении ценных видов по территории (Клп§з1еу, 1990). Теоретическое значение интродукции заключается в том, что успешность введения растений в новые для них условия связана с проявлением изменчивости и приспособляемости растений к несвойственным им условиям существования.

Успех интродуцентов в значительной степени зависит от качества семян. В связи с этим необходимо знание закономерностей плодо- и семеношения и особенностей формирования семян в процессе акклиматизации растений.

Велика также потребность в саженцах декоративных пород для озеленения и лесопаркового строительства, в посадочном материале новых ягодных культур для коллективного садоводства и приусадебных участков (Крыжановская, Нилов, 1979).

Недостаточный опыт по использованию интродуцированных декоративных пород на Европейском Севере, ограничивает их широкое внедрение в городские искусственные насаждения, что приводит к необходимости их всестороннего изучения в местных климатических условиях.

Известно, что древесная и кустарниковая растительность северных лесов не отличается биоразнообразием, поэтому особенную ценность приобретают результаты интродукции в дендрологическом саду имени И.М. Стратоновича Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова. Обзор литературных источников свидетельствует, что число декоративных пород для практического использования может быть расширен за счет инорайонных древесных и кустарниковых растений (Малаховец, Тисова, 1999а, 19996, 2002а, 20006; Демидова, 1999а; Бабич, Залывская, Травникова, 2008; Хрущева, 2010; Бабич, Карбасникова, Долинская, 2012).

и

1.1. КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА РАЗВИТИЯ ИНТРОДУКЦИИ НА ЕВРОПЕЙСКОМ СЕВЕРЕ РОССИИ

Интродукция растений как наука сформировалась во второй половине XX века, базируясь на идеях и работах Ч. Дарвина, А. Гумбольдта, А. Декандоля, Э. Регеля, А.Н. Бекетова, А.Н. Краснова, Н.И. Вавилова, И.В. Мичурина и др. Ими было выявлено, что при перенесении растений в новую среду необходимо обращать особое внимание на почвенно-климатические условия, существенно влияющие на рост растений и их распределение в различных флористических зонах (Базилевская, Белоконь, Щербакова, 1968).

В основе исследований по интродукции лежит познание закономерностей видо- и формообразования, наследственности и изменчивости, а также физиологии и биохимии интродуцируемых растений.

В связи с эколого-историческими процессами развития растительного мира у каждого вида сформировался ареал, в пределах которого наблюдается определенное разнообразие почвенно-климатических условий. Поэтому для каждого этапа в развитии растений имеется оптимум условий существования и более или менее широкий диапазон отклонений от него. Изменение условий существования при интродукции коренным образом влияет на ритмы развития и характер обмена веществ. В условиях культуры процесс акклиматизации ускоряется, поскольку с использованием различных методов усиливается процесс формирования и активизируется отбор экземпляров с хозяйственно-ценными признаками. Ведется поиск видов, являющихся источником получения биологически активных веществ. Поскольку фенотип растений формируется под влиянием генотипа и сред