Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологические основы создания устойчивых дерновых покрытий в Якутии

ВАК РФ 03.00.31, Интродукция и акклиматизация

Автореферат диссертации по теме "Биологические основы создания устойчивых дерновых покрытий в Якутии"

/ С е " • О I и [:.;.! и»--'

На правах рукописи

ПЕТРОВА АНТОНИНА НИКОЛАЕВНА

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ УСТОЙЧИВЫХ ДЕРНОВЫХ ПОКРЫТИЙ В ЯКУТИИ

03.00.31 "Интродукция и акклиматизация"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Новосибирск - 1998

Работа выполнена в ботаническом саду Института биологических проблем крио-литозоны СО РАН

Официальные оппоненты - Доктор биологических наук А.А.Лаптев Доктор биологических наук РЛ.Пленник Докт-р биологических наук Л.А.Першина

Ведущая организация - Главный ботанический сад РАН

диссх, , , ците диссертаций на соискание ученой

степени доктора биологических наук при Центральном сибирском ботаническом саде СО РАН по адресу: 630090, г. Новосибирск-90, ул. Золотодолинская, 101. Fax: (3832) 354-986, E-mail: root@botgard.nsk.su

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Центрального сибирского ботанического сада СО РАН

Автореферат разослан « '1998 г.

1998 г. в

часов на заседании

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат биологических наук

Э.А.Ершова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Известный писатель И.А.Гончаров, посетив г. Якутск в 1832 г., был поранен полнейшим отсутствием каких-либо признаков зелени - "Как голо все! Где это видано на Руси, чтобы не было ни одного садика и палисадника, чтобы зелень, если не яблонь и груш, хоть берез и акаций не осеняла домов и заборов". К сожалению, до настоящего времени, затрачиваемые ежегодно крупные средства на озеленение столицы республики Саха (Якутия) г. Якутска не дают должного эффекта.

Восстановление нарушенных наземных экосистем, в частности, восстановление травяного покрова является важным разделом Государственной научно-технической программы России «Биоразнообразие». Выполнение в рамках Направления 06 проектов Программы охватывает и разрообразие ситуаций и форм восстановительных мероприятий. Рекультивация - один из немногих видов конструктивного природопользования и охраны природы. Постоянное увеличение территорий, нарушенных промышленностью, усугубляет и без того напряженную экологическую ситуацию в промышленных районах Якутии. Оптимизация окружающей среды в Республике невозможна без проведения широкомасштабных фитомелиорагивных работ на нарушенных землях.

В настоящее время газоны в Якутии имеют ограниченные площади. Засоленность почвы в сочетании с низкими температурами зимнего периода и общим недостатком влаги в летний период создают большие трудности в формировании травяного покрова. Существующие дерновые покрытия из инорайонных видов трав неустойчивы к неблагоприятным факторам климата.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является интродукция и биологическое обоснование подбора ассортимента дернообразующих растений в зоне многолетней мерзлоты и разработка научных и практических основ создания устойчивых долголетних дерновых покрытий.

В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:

1. Изучить коллекцию дернообразующих и почвопокровных растений и создать сорта дернообразующих растений с комплексной устойчивостью к низким и высоким

температурам.

2. Разработать научно обоснованный ассортимент растений, рекомендуемых для создания дерновых покрытий разного назначения в Якутии.

3. Разработать научные основы создания устойчивых долголетних дерновых покрытий в зоне многолетней мерзлоты с учетом эколого-биологических особенностей перспективных видов и сортов.

Защищаемые положения.

1. Комплексная устойчивость к жестким природным условиям Якутии местных видов дернообразующих и почвопокровных трав обусловлена их биологическими особенностями, в первую очередь, высокой зимостойкостью и семенной продуктивностью.

2. В качестве исходного материала для селекции на зимо- и засухоустойчивость, солевыносливосгь и другие ценные биологические признаки наиболее перспективны местные популяции Роа pratensis, Festuca rubra и Psathyrostachys juncea.

3. В условиях Якутии возможно создание устойчивых дерновых покрытий в озеленительных и рекультивационных рабогах/

Научная новизна работы. Впервые обобщены итоги многолетнего ингродук-ционного испытания 1233 таксонов дернообразующих трав в экстремальных условиях Якутии. В результате научно обоснован зональный ассортимент газонно-пастбшдных и фитомелиоративных растений, включающий 20 видов газонообра-зующих и 20 видов почвопокровных растений. Наиболее устойчивыми для всех типов дерновых покрытий в условиях Якутии являются местные популяции Роа pratensis, Festuca rubra, Psathyrostachys juncea. Разработаны комплексная шкала оценки изучаемых видов, специальная классификация газонов и рекомендации по ассортименту трав для разных типов дерновых покрытий.

Практическая ценность. Разработаны научные основы создания и содержания устойчивых дерновых покрытий в условиях криолигозоны. Созданы новые сорта многолетних трав пастбищно-газонного использования - "Якутский" Роа pratensis, "Энгсэли" Festuca rubra, "Иэтгээн" Psathyrostachys juncea. Сорт "Якутский" районирован по зоне Якутии и Сибири.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены в виде научных докладов на 4 международных, 4 российских и на 37 региональных конференциях, в том числе на Сибирской региональной конференции по актуальным вопросам генетики и селекции растений (Барнаул, 1980), Всесоюзном симпозиуме по вопросам интродукции, селекции и сортового семеноводства газонных трав (Киев, 1984), Х1П симпозиуме «Биологические проблемы Севера)) (Якутск, 1986), Региональной выездной сессии Совета ботанических садов Сибири и Дальнего Востока (Якутск, 1987), на VIII делегатском съезде Всесоюзного ботанического общества (Алма-Ата, 1988), совещании по семеноводству газонных трав (Москва, 1989), конференции по проблемам зеленого строительства на Северо-Востоке СССР (Магадан, 1989), Всесоюзной конференции по газоноведению (Москва, 1991), Международном семинаре-симпозиуме «Экологические традиции аборигенов Севера в интересах выживания человечества» (Якутск, 1993), на П и ГП Международных конференциях «Освоение Севера и проблема рекультивации»(Сыктывкар, 1994; Санкт-Петербург, 1996), Международной конференции «Роль продуктивности арктических экосистем в глобальном изменении климата» (Якутск, 1995), региональной конференции «Проблемы изучения растительного покрова Сибири» (Томск, 1995), П Российской конференции «Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, 1996). В 1979 г. разработка проблемы отмечена дипломом ВДНХ СССР.

Личный вклад. В основу работы положены материалы двадцатитрехлетних исследований автора в ботаническом саду Якутского института биологии СО РАН ( в настоящее время Институт биологических проблем криолитозоны).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 37 научных работ, в том числе 1 монография, 2 практические рекомендации и 1 авторское свидетельство.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, выводов, приложения, списка использованной литературы. Работа изложена на 348 страницах машинописного текста, включает 73 таблицы, 41 рисунок. Список использованной литературы содержит 474 источника, в том числе 48 на иностранном языке.

Глава 1. Изученность проблемы создания устойчивых дерновых покрытий в России и за рубежом Устройству и содержанию газонов разного назначения большое внимание уделено в теоретических и прикладных работах (Шредер, 1883; Малько, 1940; Сааков,, 1954; Головач , 1955; Бабаев , 1965; Сигалов , 1971; Мирошниченко, 1968, 1972; Космодамианская, 1974; Лаптев, Котик, Коваленко, 1978; Лаптев, 1983; Петрова, 1990; Мыцык, 1992).,

Знания о травостоях газонного типа, как о дерне вообще, накапливались в ходе развития человека и человеческого общества. В истории развития знаний о дерне и газонах выделяют 4 этапа: 1. Первобытное познание дерна. 2. Целенаправленное утилитарное познание дерна. 3. Целенаправленное декоративное использование дерна. 4. Газоноведение.

Дерн - это своеобразный биогеоценотический слой, включающий в себя как приземную часть травостоя, так и верхний слой почвы, скрепленный множеством растительных частей, сохраняющих целостность вырезанного пласта. Термин «дерновый покров» или «дерновое покрытие» имеет то же содержание, что и «дерн», но акцентирующий способность его покрывать почву и, следовательно, «защищать» ее от эрозии и вообще быть своеобразной биологически активной оболочкой земли, обладающей свойством почвообразовагеля, регулятора экологических и биогеоцено-тических процессов, специфической буферной и фильтрующей системой относительно нижележащих горизонтов. Наиболее эстетический вариант дернового покрова называют газоном. Классический газон - это злаковый биогеоценоз, при наилучшем выражении требуемых свойств производящий эффект высокоэстетичного зеленого ковра, имеющего одновременно выраженные низкорослость, сомкнутость, выравненное» относительно поверхности почвы и высокую гомогенную rycToiy изящных надземных органов.

Широкое распространение получила культура газонов в Западной Европе, США, Австралии, в странах Юго-Восточной Азии и Африки. Большая исследовательская работа проводится по линии Международного общества по дернообразую-щим травам - International Turfgrass Society (Coucos, 1944; Musser, 1950; Dawson,

1954; Sonneveld, 1962; Agerberg, 1966; Johansson, 1966; Bures, Blasek, Belka, 1969; Turgeon, 1969, 1985; Madison, 1973; Watkin, 1975; Pycraft, 1980; Emmons, 1987; Werterlen, 1987).

Работы по восстановлению растительного покрова на отвальных грунтах промышленных разработок проводятся во многих странах мира (Граве, 1975, 1980; Con-well, 1976; Johnson, Cleve, 1976 и др.). В России первые работы по биологической рекультивации золоотвалов ТЭЦ на Урале были начаты в 60-х годах сотрудниками Главного ботанического сада АН СССР. Научно-исследовательские работы по рекультивации проведены на Полярном Урале (Смирнов и др., 1980), в Сибири (Сенаторова, 1981; Ламанова, 1990, 1992, 1994; Гаджиев и др., 1992; Савченко, 1994), на Европейском и Енисейском Севере ( Скрябин, 1979; Акулыпина, Груздев, Лобови-ков, 1981; Кузьмин, 1985; Арчегова и др., 1992, 1996; Крючков, 1994; ), в Якутии (Петрова, 1994, 1996).

Общая площадь территорий Севера, нарушенная техногенным воздействием, составляет 320-360 тыс. кв. км. (площадь трех европейских государств - Великобритания, Австрия, Бельгия).

Развитие промышленности в -Якутии сопровождается увеличением площадей нарушенных территорий. Поэтому оптимизация окружающей среды путем восстановления травяного покрова в республике является аюуальной проблемой, как это указано в Программе России «Биоразнообразие», и она невозможна без фитомелио-ративных работ на нарушенных землях.

В ботаническом саду ЯИБ СО РАН с 1966г. проведены планомерные исследования по изучению биоразнообразия дернообразукяцих трав разного эколого-географического происхождения (Кротова, Комлева, 1972; Петрова, 1977а,б, 1978, 1979 аДв, 1980 а,б,в, 1981, 1982 а,б, 1983, 1984 а,б, 1986, 1987 а,б,в,гд, 1988, 1990, 1992 а,б, 1994 аД 1995 а,б,в, 1996 а,б,в,г, д,е).

Глава 2. Агроклиматические условия Якутии.

Климат резко-континентальный. Среднемесячная температура января -43,2 " С, а июля +18,8*С. Среднегодовая температура воздуха -10,3"С. Годовая сумма осадков составляет 180-270 мм, из них за период с температурой выше 10'С выпадает 105-

135 мм. Поздневесенние заморозки в отдельные годы могут быть до конца июня, раннеосенние начинаются с 20 августа. Период с температурой воздуха выше 10"С продолжается 90-100 дней, безморозный период - 60 - 100 дней.

Агроклиматические условия в период проведения экспериментальных работ на территории ботанического сада ЯИБ СО РАН отличались большим разнообразием. Так 1977, 1980, 1983, 1986, 1992, 1995 гг. были засушливыми. По температурным условиям и распределению осадков 1976, 1981, 1985, 1987, 1988, 1991 гг. были типичными для Центральной Якутии. Отмечались благоприятные с равномерным распределением осадков годы - 1975, 1979,1982, 1993.

Глаоа 3. Материал и методика исследований В ботаническом саду с 1966 г. началось создание коллекции дернообразующих трав и почвопокровных растений. Более детальное изучение и отбор перспективных видов и форм ведется с 1975 г. Для исследований было привлечено 1233 видосорто-образца местной и инорайонной флоры, относящихся к 26 семействам, 95 родам и 435 видам (табл.1). Из семейства Роасеае испытано 34 рода, 241 вид, 901 видосорто-образец. Большое количество видов испытано из рода Festuca - 71 и Роа - 39 (табл.2).

Эколого-биологическое изучение видов дернообразующих трав проводилось в лабораторных и стационарных полевых опытах. При проведении полевых опытов и наблюдений использовались Методика сортоиспытания газонных трав (1977), Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1963, 1971). Энергия прорастания и всхожесть семян определялись в лабораторных условиях по ГОСТам 12038-66 (1975), 19449-93 (1995). Фенологические наблюдения проводились по «Методике фенологических наблюдений в ботанических садах СССР» (Москва, 1975). При эколого-биологическом изучении дернообразующих трав мы следовали основным методическим указаниям, изложенным в монографии «Газоны. Научные основы интродукции и использования газонных и почвопокровных растений» (1977). При изучении растений применялся экспериментально-онтоморфогенетический метод, разработанный И.Г.Серебряковьш и Т.Н. Серебряковой (1967). Побегообразование дернообразующих трав изучалось по методу Б. Я. Сигалова (1964). Этапы органогенеза исследовались по Ф.М. Куперман (1973). Площадь листовых пластинок рас-

Таблица 1

Таксономическая характеристика исходного материала (19S6-1S97rr.)

п/п Семейство Род количество

видов видоойразцоо

всего местных инораионных

1 Alliaceae • Allium 4 4 1 3

2 Apiaceae Heracleum ' 3 3 0 3

3 Apocynaeceae Vinca 1 1 0 1

4 Asteraceae Achillea 1 1 0 1

Antennaria 5 7 2 5

Arnica 1 1 0 1

Artemisia 1 1 1 0

Brachycome 1 3 0 3

Engeron 4 4 0 4

Leucanthemum 2 2 1 1

Matricaria 1 1 1 0

Saussurea 1 1 0 1

Solidado 2 2 0 2

5 Brassicaceae Alyssum 4 15 2 13

Arabis 1 1 0 1

Iberis 1 1 0 1

6 Caryophvllaceae Arenaría 3 3 0 3

Cerastium 4 4 1 3

7 Cornaceae Chamaepericlymenum 1 1 0 1

8 Crassulaceae Rodiola 1 1 1 0

Sedum 13 23 2 21

9 Cyperaceae Carex 10 12 9 3

Enophorum 2 2 2 0

Kobresia 2 5 5 0

10 Fabaceae Astragalus 10 11 4 . 7

Hedysamm 2 3 1 2

Lathyrus 3 3 0 3

Medicago 5 6 0 в

Melilotos 3 4 0 4

Onobrychis 5 5 0 5

Oxytropis 1 1 О 1

Trtfolium 29 97 7 90

Vicia 12 15 0 15

11 Lamiaceae Glechoma 1 2 2 0

Mentha 1 1 1 0

Thymus 2 2 2 0

12 Litiaceae Hemeracallis 1 1 0 1

Lilium 1 1 1 0

13 Linaceae Linum 1 1 1 0

14 Lobeliaceae Lobelia 1 3 0 3

15 Piumbaginaceae Plumbaqo 1 1 0 1

16 Polemoniaceaej Phlox 2 5 1 4

17 Polygonaceae_ Faqopymm 1 3 2 1

Polygonum 3 3 2 1

Rheum 1 1 0 1

Rumex 1 2 0 2

18 Primuiaceae Primula 2 4 3 1

19 Ranunculaceae Adonis 1 1 1 0

Aquilegia 3 3 0 • 3

Leptooymm 1 1 1 0

Pulsatilla 2 3 0 3

Troliius 2 2 0 2

20 Rosaceae Aruncus 1 1 0 1

Potentilla 11 18 3 15

Sanguisorba 2 2 0 2

21 Saxifragaceae Saxifraqa 4 4 2 2

22 Scrophuiariaceae Pedicularis 3 3 1 2

Veronica 2 2 0 2

23 Tropaeolaceae Tropaeolum 1 5 0 5

24 Valerianaceae Valeriana 1 5 0 5

25 Violaceae Viola 2 8 1 7

bcero25 61 194 332 64 268

Родовые комплексы семейства Роасеае, прошедшие испытания в ботаническом саду (1966-1997гг.)

п/п Род Количество

видов видообразцов

всего местных инорайонных

1 Aegilops 2 2 J 0 2

2 Agropyron 8 12 1 11

3 Agrostis 12 32 4 28

4 Alopecurus 9 • 15 2 13

5 Achnatherum 1 2 0 2

6 Arctophila 1 1 1 0

7 Arrhenatherum 2 10 0 10

8 Avena 4 4 0 4

9 Beckmannia 2 3 1 2

10 Briza 6 24 0 24

11 Bromopsis 10 21 3 18

12 Bromus 1 1 0 1

13 Calamagrostis 5 7 1 6

14 Dactylis 4 18 0 18

15 Elytrigia 3 3 3 0

16 Festuca 71 386 33 353

17 Helictotrichon 2 2 2 0

18 Hierochloe 3 5 2 3

19 Holcus 1 1 0 1

20 Hordeum 6 9 2 7

21 Koeleria 3 3 2 1

22 Leymus 3 5 0 5

23 Lolium 2 15 0 15

24 Miskanthus 1 1 0 1

25 Panicum 9 10 0 10

26 Paspalum 1 1 0 1

27 Phleum 4 9 0 9

28 Poa 39 222 10 212

29 Psathyrostachys 1 5 2 3

30 Puccinellia 3 10 9 1

31 Roegneria 1 1 1 0

32 Seca le 1 2 0 2

33 Setaria 2 3 2 1

34 Stipa 18 56 5 51

Всего 34 241 901 86 815

считывалась по JI.A Кирильчик (1971). Потенциальная и реальная семенная продуктивность, масса 1000 семян определялись по методике И.В. Вайнагий (1973, 1974) и по Методическому указанию по семеноведению шпродуцентов (1980). Изучение семенной продуктивности проводились на опытных делянках - 25 кв. м, в трех - четырехкратной повторности.

Фактический материал обработан с применением математической статистики А.И. Федорова (1957), П.Ф. Рокицкого (1967), Г.Н. Зайцева (1984). С целью более объективной оценки образцов применительно к экстремальным условиям Якутии нами разработана комплексная рабочая шкала оценки основных видов дернообра-зующих трав (табл.3), а также пятибалльная шкала декоративности почвопокровных растений.

Таблица 3

Стобалльная шкала для комплексной оценки качества дернообразутещиж трав

Высшая оценка Переводной Оценка признака

Признак признака по коэффициент по стобаллыюй

балльной системе шкале

Зимостойкость 4 7 28

Солеустойчивость 3 б 18

Декоративность 5 5 25

Засухоустойчивость 5 4 20

Долголетие 3 3 9

* Переводные коэффициенты приняты по существующей методике сортоиспытания газонных трав (Роговский, Сигалов, 1977).

Глава 4. Эколого-биологическая характеристика перспективных для зоны многолетней мерзлоты видов дернообразующих трав 4.1. Жизненные формы. Перспективные виды дернообразующих трав Якутии относятся к розеточным и частично полурозеточным корневищным, корне-вищно-кустовым и рыхлокустовым травянистым многолетникам (табл.4). Классификация жизненных форм характеризует не только биоформу, но и отражает развитие экотипа, его конкурентную способность в фитоценозе, темп развития в онтогенезе, способ размножения. Результаты многолетних теоретических и практических исследований родовых комплексов показали, что наиболее

\

Эколого-биологическая характеристика дернообразующих трав

Вид Вегетативные биоморфы Биотип по темпу развития Экобиоморфы

Многолет-ность, долго-гетность Способ размножения Тип побегообразования

розеточ-ность кущение i клима-1 трофо- термо-| гелио-| гигро- |цено-

морфы

Poa pratensis Поликарпик, долголетни« Семенами и корневищами Розеточный Корневищно-рыхлокустовый Медленно-развивающийся НК Mg Тг Ms Тг MST He Ms Pr

Festuca rubra " » нк MsTr OfjTr MsT ScHe Ms MsKs Pr St

Festuca rupicola Семенами Плотнодерновинный нк MgTr МдТ He Ks St

Festuca ovina » / " Промежуточный нк MgTr ОдТг MsT ScHe Ms MsKs Pr

Carex duriuscula Семенами и вегетативным и побегами Корневищный Медленно-развивающийся нк MsTr МдТ He Ks St

Puccinellia tenuiflora Семенами - ■■ Рыхлодерновинный » нк MsTr MsT He MsKs Pr

Poa angustifolia Семенами и корневищами Корневищно -рыхлокустовый « нк MgTr МдТ He ScHe MsKs St

Stipa capilleta Семенами Плотнодерновинный нк MsTr МдТ HeSc KS St

Achnatherum splendens , » " " нк MsTr МдТ HeSc Ks St

Agropyron cristatum "Семенами Полурозе-точный Рыхлокустовый Промежуточный нк MgTr МдТ He Ks St

Hordeum brevisubulatum - - Розеточный Короткокорневищ^но рыхлокустовый Медленно-развивающийся нк MgTr MsT HeSc Ms Pr

Agrostis jacutica Семенами и вегетативными побегами Столонообра-зующий Медленно-развивающийся нк MsTr MsT ScHe MsHg Pr

Hordeum iubatum Семенами Плотнокустовый " нк MsTr MsT HeSc Ms Pr

Psathyrostachys juncea » Плотнодерновинный нк MsTr MsT HeSc Ks St

Poa annua Однолетник монокарпик » Рыхлокустовый Быстро -развивающийся нк MgTr MsT HeSc Ms Pr

Elytrígia repens Поликарпик, долголетник Семенами и ковневшэми Длиннокорне-вищный Медленно-раэзизающийся нк MsTr MsT HeSc Ms Pr

устойчивыми для всех типов дерновых покрытий являются местные популяции Festuca и Роа. Они наиболее древние лесные экологически сходные роды и развивались, по-видимому, параллельно. Они представляют собой сухопутные, мезофитные, преимущественно розеткообразующие растения с разнообразными типами кущения.

На основании собственных наблюдений и анализа литературных данных мы попытались проследить возможные пути эволюции жизненных форм в роде Festuca. Festuca - в основном мезофитный лугово-лесной голарктический род. По совокупности признаков более древней являются мезофитные луговые группы овсяниц, а более молодые - ксерофитные, степные и криофильные. Секция Montana во флоре бывшего СССР представлена 2 евроазиатскими видами: Festuca montana, F. sylvatica. Это наиболее древние лесные виды, относящиеся к третичным реликтам, имеющие розеткообразующие полициклические побеги.

Секция Bovinae более молодая, чем Montana, относится к третичным реликтам. Во вторую секцию входят: Festuca elatior, F. pratensis, F. arundinaceae, F. orientalis, F. fenas. Из них во флоре Якутии встречается Festuca pratensis и она изучена в интродукции. Festuca pratensis относится к бореальным западно-палеоарктическим элементам. Рыхлокустовая форма Festuca pratensis относится к категории розеткообразую-щих, характеризуется быстрым созреванием и развитием почек и весьма обильным кущением. Возникновение луговых рыхлокустовых форм - это процесс дальнейшей фотофилитизации периода световых и достаточно холодостойких луговых предковых форм, приспособившихся на открытых местообитаниях и к несколько более короткому вегетационному периоду и к резким колебаниям температуры воздуха и почв.

Секция Ovinae наиболее молодая. Широко известный представитель Festuca rubra. Местная популяция Festuca rubra в интродукции по ряду биологических и морфологических признаков превосходит инорайонные сорта. По результатам многолетних испытаний 386 образцов, 71 вида рода Festuca по всем показателям высокую оценку получила намекая популяция Festuca rubra.

Согласно периодизации онтогенеза, предложенной Т.А. Работновым (1950) с изменениями и дополнениями А.А.Уранова (1975) в большом жизненном цикле Festuca rubra при свободном развитии в условиях Центральной Якутии прослеживаются

четыре возрастных периода - латентный, прегенерагивный (виргинильный), генеративный и постгенерагивный (сенильный).

Первый период - латентный - длится 7 дней. Семена Festuca rubra довольно крупные до 5 мм длиной, 1 мм шириной, удлиненные с остевидным заострением, серо-желтые. Семена отборных образцов Festuca rubra имеют достаточно высокую всхожесть семян (94,5-95%).

Второй период - виргинильный - от проростков до формирования генеративных органов. При этом в ювенильном периоде растения находятся до 35 дней, достигая высоты 6,9-10,2 см, в имматурном (полувзрослом) и репродуктивном периоде - полтора вегетационных периода.Всходы при весеннем посеве появляются через 11-15 дней, спустя 5-10 дней выходят 3-4 настоящих листа и формируется густой декоративный травостой. С развертыванием восьмого листа на главном побеге завершается ювенильная фаза растения. В первый год жизни образование побегов идет непрерывно, возрастая осенью. При ранне-весеннем посеве овсяница красная формирует 7-10 побегов до пятого порядка. Она образует 24-36 листьев и до 12-14 придаточных корней. К концу первого года вегетации высота растений достигает 24,2-31,1 см. Растения Festuca rubra зимуют с зелеными листьями.

Третий период - генеративный - длится 5-6 лет. Формирование генеративной сферы у Festuca rubra начинается с осени первого года жизни. Дифференциация конуса нарастания в зачаточное соцветие у биологически взрослых побегов (4 и более побегов) завершается в наших условиях в конце сентября. А молодые побеги летне-осеннего кущения уходят в зиму в вегетативном состоянии и продолжают процессы индукции цветения весной. Таким образом у Festuca rubra формируются два типа генеративных побегов: осенний и весенний. Осенний тип образуется из побегов, ушедших в зиму с дифференцированным конусом нарастания, весенний из молодых побегов летне-осеннего кущения. Весной сразу после таяния снега у них наблюдается выход неповрежденных зачаточных соцветий. Этот признак является одним из важных показателей высокой зимостойкости и экологической пластичности аборигенной популяции Festuca rubra.

Морфогенез соцветий Festuca rubra, т.е. прохождение IV-ХП этапов органогенеза

завершается во второй половине июля. У побегов летне-осеннего кущения IV этап органогенеза короче, чем у побегов весеннего кущения. Репродукгивностъ Festuca rubra постепенно ослабевает, и растения переходят к четвертому периоду - сешшьно-му (старческому), длящемуся неопределенно долго в зависимости; от погодно-климатических условий и от агротехнических воздействий на фитоценоз. В нашем питомнике местная популяция Festuca rubra произрастает 23 года

Для Festuca rubra характерно смешанное возобновление побегов, сочетание экстра - и интравагинального ветвления, корневища образуются экстравагинально, компактные кустики на концах корневищ состоят из интравагинальных побегов. Экстра-вагинальность побегов коррелирует с их первоначально подземным ростом, а интра-вагинальность - с надземным. Экстравагинальное возобновление считается признаком более примитивным, а интравагинальное - продвинутым, возникшим в результате ксерофилизации. Экстравагинальность способствует быстрому разрастанию, захвату площади и вегетативному размножению, в то время как интравагинальность -устойчивости в крайних условиях.

Festuca rubra - экологически пластичный с несомненной ксерофилизацией и микротермной корневшцно-рыхлокустовой жизненной формой, характеризующийся ярко выраженной разнотипностью, розеточностью и полицикличностью своих побегов.

Группа Ovinae intravaginales Hack - наиболее ксерофильная и криофильная группа Festuca. Отличительная черта растений - дерновинный рост, узколистность и светолюбив. Светолюбив - один из существенных признаков более холодной и ксе-рофильной плейстоценовой флоры, сформировавшейся на смену тургайской. В эту группу входят Festuca ovina, F. polesica, F. supina, F. lenensis, F. kolymensis, F. komarovii, F. repicóla, F. brevifolia.

В культуре нами изучены 4 вида: Festuca ovina, F. kolymensis, F. komarovii, F. rupicola.

Festuca ovina (2п=14) - плотнокустовый злак с узкими многочисленными листьями. По экологии вид пустотный с двумя жизненными формами - плотнокустовый (дерновинный) и ложнокорневшцно- рыхлокустовый (рыхлодерновинный). У взрос-

лого растения плотнокустовой формы все побеги интравагинальны, рост у них начинается внутри влагалища еще живого кроющего листа. Побеги все полицшсличны, продолжительность малого цикла главного побега от 2 до 5 лет. Часть побегов не проходит полного цикла и отмирает в состоянии розеток.

В условиях культуры всходы появляются через 10-12 дней, кущение наступает через 33 дня. На раннем этапе развития в посеве наблюдается интенсивное кущение. В год посева развиваются побеги 3-4 порядков. У Festuca ovina весенний рост розеток начинается рано, в конце мая уже образуется 2-3 новых. В середине лета в росте розеток наблюдается пауза. Осенью рост возобновляется. С возрастом темп кущения ослабевает и становится строго сезонным. Цветет в июле, семена созревают в начале августа. Скашивание переносит хорошо, но отрастает медленно. При свободном развитии достигает высоты 40-49 см. Размножается семенами. Полного развития достигает на 2-3 год жизни, при этом в онтогенезе отмечается наличие довольно длительной виргинильной фазы. Общая продолжительность жизни куста в ботаническом саду достигает 20 лет. В конце жизни куст распадается на отдельные "партикулы".

Рыхлокусговая ложнокорневшцная жизненная форма Festuca ovina отличается от плотнокустовой формы тем, что у взрослого растения ежегодно летом образуется одно вытянутое междоузлие между розеточными листьями. И это приводит к разрыхлению дерновины и формированию в основном парциальных кустов с длинными, тонкими, эпигеогенными корневищами. Raunckiaer (1934) относит Festuca ovina к "сильнозимнезеленым" растениям.

Растения местной популяции Festuca kolymensis, произрастающие на коллекционном питомнике с 1983 г. с прохождением полного цикла развития, - плотнодерно-винные, с внутривлагалшцным возобновлением побегов. Влагалища почти до основания расщепленные.

Festuca komarovii. Категория угрожаемого состояния 3 (в) - уязвимое. Сокращает численность популяций. Распространена в высокогорьях Алтая, в Восточном Сая-не и на Хабар - Дабане (Редкие и исчезающие раст.Сибири,1980). В Якутии: правый берег реки Лена в 7 км выше устья р. Олекма, гора Эбэ - Tac, против устья р. Бирюк выше г. Олекминска.

Festuca komarovii испытываегся в ботаническом саду с 1983 г. Пересажена с известковых скал на правом берегу р. Лены в 5 км ниже г. Олекминска. Пересадку растения перенесли благополучно. В 1984 г. растения вегетировага, отмечалось усиленное нарастание вегетативной массы, условия культуры резко повысили способность овсяницы к побегообразованию. На следующий год у отдельных экземпляров наблюдалось цветение. С 1986 г все растения проходят полный цикл развития. Сравнительный анализ морфологических признаков Festuca komarovii в природе и культуре показал, что растения положительно реагируют на условия интродукции (табл. 5).Так, в 1,5 раза увеличивается средняя высота растения, резко повышается способность к побегообразованию. Если в природе обычны растения с одним, реже с двумя генеративными побегами, то в условиях интродукции число генеративных побегов увеличивается в десятки раз. Увеличиваются длина и ширина листьев. Весеннее

Таблица 5

Биоморфологическая характеристика Festuca komarovii

Признак Культ Ура При1 рода

М±ш V,% М+-т V,%

Высота растения, см • 30,0±0,74 2,5 19,2±1,0 18,2

Длина листа, см 15,2±0,60 13,1 11,2±0,76 20,5

Ширина листа, см 0,5±0,01 10,0 0,18±0,01 10,5

Число листьев на: генеративном побеге 3,0±0,10 14,6 3,10±0,09 9,6

вегетативном побеге 4,7±0,25 16,6 4,20±0,19 14,2

отрастание Festuca komarovii отмечается в конце первой - начале второй декады мая. В зависимости от погодных условий сроки выхода в трубку, колошения, цветения могут сдвигаться. Холодная сухая весна 1987 г. задержала развитие овсяницы, в 1986 г. фаза колошения началась на 20 дней раньше, чем в 1987 г. и соответственно сроки полного колошения, цветения опережали на 10-12 дней. Плодоношение начинается в первой половине июля и в конце июля семена созревают. При посеве в грунт всходы появляются дружно через 7-10 дней, через 30 дней после появления всходов начинается кущение и в таком состоянии растения уходят в зиму.

Семенная продуктивность одного побега в условиях культуры на второй год жизни составляет 49,3, на третий - 113,6, на четвертый - 72,0 (табл. 6). Festuca

komarovii весьма устойчива к болезням и вредителям, сохраняет декоративность в течение всего вегетационного периода.

Таблица 6

Семенная продуктивность Festuca komarovii

Год жизни растений и сбора семян Второй, 1987 Третий, 1988 Четвертый, 1989

Число, шт: генеративных побегов на одном растении 172 265 231

колосков 17,0±2,0 41,1±3,6 34,0±0,9

семяпочек 78,5±5,5 93,5±6,0 51,5±4,1

семян 49,3±4,7 113,6±1,8 72,0±6,2

Коэффициент продуктивности, % 0,66 0,82 0,70

Длина метелки, см 5,6±0,3 5,6±0,2 15,7±0,9

В Якутии вид испытывает сильный пресс антропогенных факторов. Численность популяции сокращается в связи с добычей извести для строительных нужд г. Олекминска. Поэтому следует организовать охрану мест обитания Festuca komarovii в природе, установить контроль за состоянием популяций. Также рекомендуется размножение в условиях культуры с последующей реинтродукцией в природные места произрастания.

Festuca rupicola - растения плотнодерновинные, с внутривлагалшцным возобновлением побегов. Влагалища почти до основания расщепленные. Пластинки листьев серо-зеленые, вдоль сложенные прикорневые. Имеет хорошо развигую корневую систему. В природных местообитаниях Якутии не встречается.

Испытаны в коллекционном питомнике и газонной культуре 6 популяций Festuca rupicola из разных эколого-географических районов: из западно-европейской части, из центра европейской части (Москва), из Сибири (Алтай). Все они хорошо растут и проходят полный цикл развития. Отличаются неприхотливостью, переносят крайне неблагоприятные условия засоленности почв. Характеризуются высокой засухоустойчивостью, морозо- и зимостойкостью.

В первый год жизни растения достигни высоты 6-8 см. На второй и последующие годы отрастание начинается рано весной в третьей декаде апреля или в первой декаде мая. Цветение растений начинается в конце июня, плодоношение в июле. Отрастание после косьбы постепенное. В свободном развитии достигает высоты 54 см.

Потенциальная плодовитость метелки Festuca rupicola высокая (более 130 зерновок ). При этом семенная продуктивность генеративного побега составляет 65 семян, масса 1000 семян - 0,994 г, масса семян с одной метелки - 0,064 г. В условиях Якутии Festuca rupicola в травостое сохраняется 20 и более лег.

Род Festuca сложился как розеточный и этот признак рода первичен. Переход от теплолюбивых мезофильных и широколистных видов и форм к узколистным, ксеро-фшшзированным и более холодостойким, филогенетически молодым видам и формам в эволюции жизненных форм рода Festuca вызван общим изменением климата. В ходе эволюции в сторону ксерофилизации произошли изменения комплекса признаков, связанные с побегообразованием и способам кущения, к формированию плотно-кустовых, дерновинных форм.

4.2. Рост и развитие дернообразующих трав

4.2.1.Формирование проростков. В лабораторных условиях семена большинства дернообразующих видов начинают прорастать уже на третьи - четвертые сутки. Более короткий период покоя и самая высокая всхожесть семян наблюдается у популяций Festuca rubra (83-86%). Растеши Agrostis gigantea и Роа pratensis имеют более длительный период покоя семян. Ингродукционные популяции Роа pratensis, Agrostis gigantea, Festuca rubra, а также дикорастущая популяция последней имеют достаточно высокие энергии прорастания и всхожесть семян для практического использования их в условиях Якутии. Специальные опыты показали, что у всех изученных нами образцов, период покоя семян в условиях культуры значительно сокращается.

4.2.2. Формирование, рост и развитие главного побега. Особенности прохождения этапов органогенеза Роа pratensis изучались нами в условиях газонной культуры.

Установлено, что при весеннем посеве в первый год жизни растения проходят I, П, Ш этапы органогенеза и уходят в зиму на IV этапе. Наиболее продолжительным является IV этап органогенеза, V длится 8-9 дней. VI-VTII этапы протекают быстро, совпадая с фазой выхода в трубку и колошением. IX этап органогенеза соответствует фазе цветения и продолжается 11 дней. Семена созревают во второй декаде июля.

4.2.3. Побегообразование. Изучался характер побегообразования перспекгив-

ных популяций по методике БЛ. Сигалова (1964). В трех вариантах полевого опыта, с нормами высева для Роа pratensis - 33,5; 50 и 100 кг/га, для Festuca rubra - 55, 100 и 145 кг/га.

Установлено, что в условиях газонной культуры в первый год вегетации побегообразование идет в течение всего вегетационного периода, которое на втором году жизни возобновляется с весны. Оптимальная норма высева семян для получения сомкнутого декоративного травостоя в условиях Центральной Якутии для Роа pratensis 35 кг/га, для Festuca rubra - 55кг/га.

При соблюдении агротехнических приемов, включающих прикатывание, систематическое скашивание, поливы и землевание, можно поддержать долголетие дернового покрытия без значительного снижения побегообразовагельного процесса до 10 и более лет.

4.2.4. Корневая система. Увеличение количества корней в первый год жизни идет непрерывно в течение вегетационного периода, но особенно интенсивно в период массового кущения. На второй год прирост корней начинается с ранней весны. Среди изученных нами видов дернообразующих трав на второй год жизни наибольшее количество корней формируется на главном побеге у Роа pratensis - 54, Psathyrostachys juncea -37 и у Festuca rubra -31. Основная масса корней расположена в пахотном слое почвы. Мощность и характер развития корневой системы, особенно интенсивность формирования вторичных корней на втором году жизни у дернообразующих видов, определяет их устойчивость к засухе и солевыносливость.

4.3. Фенологические типы. У наиболее устойчивых в условиях Якутии дернообразующих трав выделены 5 фенологических типов: вечнозеленые с периодом зимнего покоя, летне-осенне-зимнезеленые, весенне-летне-осеннезеленые, гемиэфеме-роиды или весенне-раннелетнезеленые и весеннезеленые с периодом летне-осенне-зимнего покоя (настоящие эфемеры и эфемероиды). Спектр феноритмотипов неравномерен. Наиболее представительная группа - весенне-летне-осенне-зеленые растения с периодом зимне-весеннего покоя. Это, в основном, луговые и лесные виды. Выделяются также степные виды весенне-летне-осенне-зимнезеленые с продол-жтельностью жизни листьев не более 10-11 месяцев. Виды эфемероидов немного-

численны. Редко встречаются гемиэфемероиды.

В экстремальных условиях, особенно в условиях краткого периода возможной вегетации растений в Якутии, преимущества имеют растения зимующие с зелеными листьями.

4.4. Семенная продуктивность п урожай семян. В Якутии, где масштабы градостроительства и рекультивационных работ быстро растут, требуется организация семеноводства высокозимостойких дернообразующих трав, в первую очередь, созданных на основе местных популяций, Роа pratensis, Festuca rubra и Psathyrostachys juncea.

Наши опыты показали, что на почвах с повышенной засоленностью резко снижается как реальная, так и потенциальная семенная продуктивность растений (табл. 7). Семенная продуктивность и коэффициент продуктивности зависят от возраста растений - достигают максимума на третий год жизни (табл. 8 и 9).

Максимальный урожай семян Psathyrostachys juncea дает на четвертый год жизни при широкорядном посеве с шириной междурядий 60 см.

Таблица 7

Семенная продуктивность Роа pratensis сорта Якутский на почвах при разной степени засоления почвы

Год жизни растений и сбора семян Семенная продуктивность,шт. Коэффициент продуктивности, %

Потенциальная Реальная

На слабо засоленных почвах*

1978,второй 171,6±2,1 137,9111,0 0,80

1979, третий 322,9+5,7 248,516,4 0,77

1980, четвертый 206,4±3,6 184,413,1 0,89

1981, пятый 178,7±2,1 150,014,7 0,84

На сильно засоленных почвах**

1978,второй 164,7±8,9 102,3+10,2 0,62

1979, третий 230,0+11,9 160,313,7 0,70

1980, четвертый 236,3+5,7 146,415,3 0,62

1981, пятый 179,1 ±6,1 132,018,3 0,74

* суммарное содержание хлоридов и сульфатов натрия не превышает 0,2%

** суммарное содержание хлоридов и сульфатов натрия выше 0,5%

Семенная продуктивность и качество семян Роа pratensis сорта «Якутский»

Показатель 1985 1986 1987 1988

Число, шт: семяпочек на 1 побег 381±20,4 661,1±23,0 578,219,2 352,4±5,3

зрелых семян на 1 побег 314±9,1 600,5+18,6 534,2±7,1 327,1 ±4,8

Коэффициент продуктивности, % 0,82 0,91 0,92 0,93

Урожай семян, г/м2 41,9±1,2 56,4+5,3 45,3±0,9 36,8±2,1

Масса 1000 семян, г 0,222±0,01 0,301±0,003 0,293±0,02 0,300±0,03

Таблица 9

Семенная продуктивность Festuca rubra по годам_

Показатель 1978 1979 1980

Число, шт: генеративных побегов на 1 м2 324,3 912,0 583,0

колосков 31,6 31,0 15,1

семяпочек 149,0 165,1 82,3

семян 65,4 79,0 32,6

Коэффициент продуктивности, % 0,44 0,48 0,40

Длина соцветия, см 10,9 12,1 5,9

4.5.0собенностн прорастания семян в зависимости от продолжительности их хранения. Одним из показателей успешности интродукционного процесса является качество семян. Нами проводилось изучение характера прорастания семян якутских сортов трав в процессе хранения. У сорта "Якутский" семена после уборки имеют сравнительно невысокую всхожесть (48,8 +2,2%), которая в процессе хранения повышается ( на второй год -50,0±2,7, на третий - 65,8±8,3). Семена Psathyrostachys juncea имеют максимальную всхожесть и энергию прорастания на второй год хранения (75,6+4,0 и 44,3±2,2). Всхожесть семян Festuca rubra высокая -94,5+1,0%. Установлено, что при хранении в естественных условиях Центральной Якутии (низкие отрицательные температуры зимой, пониженная влажность воздуха летнего и зимнего периодов) высокая всхожесть семян у дернообразующих трав сохраняется 4-5 лет.

4.6. Продолжительность жизни. Продолжительность жизни интродуцирован-ных растений в посеве является одним из признаков, характеризующих их жизненность, устойчивость к неблагоприятным условиям среды. По продолжительности жизни растений в интродукционном эксперименте выделены три группы. Малолетние - растения с 1-4-летним жизненным циклом: Lolium perenne, Setaria viridis и другие эфемерные злаки и злаки весенне-летнего и летне-осеннего развития. Виды сред-

него долголетия с продолжительностью жизни от 5 до 19 лет (Carex duriuscula, Festuca komarovii, Hierocliloe odorata). Долголетние с продолжительностью жизни 20 и более лет (Agropyron cristatum, Bromopsis inermis, Elytrigia repens, Festuca rubra и др.), представляющие наибольшую ценность, особенно в практике рекультивацион-ных работ.

Наши многолетние многофакгорные эксперименты показали, что в экстремаль-пых условиях Якутии наибольшей длительностью жизненного цикла обладают корневидные, корневшцно-кустовые и плотнокустовые степные виды. Наименьшей длительностью характеризуются рыхлокустовые луговые злаки, особенно лесные й болотные виды.

Установлено, что долголетние злаки имеют удлиненный период формирования вегетативных органов.

Глава 5. Характеристика первых якутских сортов дернообразующих трав

В ботаническом саду Якутского института биологии СО РАН выведено три новых сорта газонно-пастбищных трав, которые характеризуются высокой продуктивностью побегообразования, конкурентной способностью и декоративным травостоем. Новые сорта отличаются высокой энергией прорастания семян, быстрым проективным покрытием почвы, рекордной зимостойкостью, солевыносливостью и устойчивостью к повреждениям вредителями и болезнями.

5.1. Роа pratensis сорт «Якутский». Выведен в 1987 году методом индивидуального отбора из местной дикорастущей популяции с последующим отбором в питомнике при интродукционном изучении экогипов. Он успешно прошел государственное сортоиспытание в г. Барнауле (Алтайский край), утвержден в качестве сорта «Якутский» (авторское свидетельство N 4614).

Сорт отличается высокой устойчивостью к экстремальным факторам климата. По результатам исследований в Институте Низких Температур Университета г. Хоккайдо (Япония) ткани растений сорта «Якутский» выдерживают минус 183 'С.

Сорт обладает интенсивным темпом кущения, высокой побегообразующей способностью, декоративным травостоем. Сорт полиплоидный. Отличается долголети-

ем, хорошо размножается вегетативным способом. Он экспонировался на ВДНХ СССР. Получены положительные оценки in Барнаула, Москвы, Таллинна (Эстония) о высоком качестве газонов, создаваемых из сорта «Якутский»

Сорт не имеет аналогов на северо-востоке России, районирован по всей территории Сибири и Дальнего Востока. Сорт универсального назначения - может быть использован при зеленом строительстве, рекультивации нарушенных земель, а также для создания культурных пастбищ.

5.2. Festuca rubra сорт-кандидат «Энгсэлн». В питомнике первичного изучения исходного материала испытано 386 образцов овсяницы красной. Среди них в результате индивидуального отбора отобрана форма Д2-75. Исходная популяция этой формы была собрана нами на разнотравно-злаковом лугу в пойме реки Лены в Намеком улусе Центральной Якутии.

В 1995 т. отборная популяция овсяницы красной передана в Государственное сортоиспытание сельскохозяйственных культур Департамента земледелия и семеноводства PC (Я).

Сорт-кавдидат Энгсэли зимостойкий, солевыносливый, засухоустойчивый, устойчив к вытаптыванию, не повреждается вредителями и болезнями. Festuca rubra отличается высокой энергией побегообразования. К концу первого года вегетации образуется 1451-1640 побегов на 400 кв.см.

Наибольший урожай семян был получен на втором году жизни (7,6 ц/га). Средний урожай семян за три года составил 5,8 ц/га. Масса 1000 семян -0,80 г. Общая продолжительность жизни Festuca rubra достигает в ботаническом саду 23 года, в условиях техногенных территорий - 16 лет.

Перспективность Festuca rubra как рекультиванта подтвердилась на дражных полигонах комбината "Алданзолото" (Нижний-Куранах) и на угольном разрезе "Кангаласский", а также на дюнных песках Мурманской области. Рекомендуется для создания всех типов газонов, для рекультивации нарушенных территорий и для культурных пастбищ.

Festuca rubra сорт-кандидат «Энгсэли» успешно проходит Государственное сортоиспытание сельскохозяйственных культур. В 1996 г. включен в Государственный

реестр по селекционным достижениям Российской Федерации.

5.3. Psathyrostachys juncea сорт-кандидат «Иэттээн». В питомнике первич-

е I

ного изучения исходного материала испытано 5 местных популяции ломкоколосника ситникового. Среди них в результате индивидуального отбора отобрана форма Д16-78, которая была собрана в 1978 г. в 7 км западнее г. Якутска на горе Чочур-Муран. После дальнейшего отбора и первичного размножения в 1995 г. он передан в Государственное сортоиспытание сельскохозяйственных культур Департамента земледелия и семеноводства PC (Я).

Сорт скороспелый. Отличается долголетием, засухоустойчивостью и устойчивостью к вытаптыванию и болезням.

Наиболее высокий урожай семян был получен на четвертом году жизни (12,5 ц/га). Средний урожай семян составил 11,2 ц/га. Масса 1000 семян - 2,8 г.

Рекомендуется для создания культурных пастбищ Я газонов. Возможно использование для пастьбы в зимнее время. \

Psathyrostachys juncea сорт-кандидат «Иэттээн» успешно проходит Государственное сортоиспытание сельскохозяйственных культур. В 1996 г. включен в государственный реестр по селекционным достижениям РФ.

Газонно-пастбшцные сорта "Якутский", "Энгсэли", "Иэттээн" проходят первичное размножение в Якутском ботаническом саду. Эти сорта при многократных экспериментах по восстановлению дерновых покрытий городов и населенных пунктов и по рекультивации нарушенных техногенных территорий показали высокую дернообразующую и почвоукрепляющую способность.

Глава 6. Перспективные виды почвопокровных растений

/

Нами изучено в многоголетнем (1966-1997 гг.) интродукционном эксперименте 332 популяции, 194 видов почвопокровных растений различного эколого-географического происхождения.

С помощью разработанной 100-балльной шкалы для комплексной оценки исходного материала рекомендован ассортимент для создания искусственного покрова в Якутии (табл. 10).

Применительно к экстремальным условиям Якутии нами разработана специ-

Комплексная оценка почвопокровных растений по 100 - балльной шкале (среднее за 20 лет)

Вид Зимостойкость Солеустойчивость Декоративность Засухоустойчивость Долголетие Средняя оценка по 100 -балльной шкапе Группа по качеству

Trifolium repens 28 18 25 16 9 96 I

Potentilla anserina 28 18 25 16 9 96 I

Alyssum lenaense 28 12 25 20 6 91 I

G/echoma hederacea 28 12 25 16 9 90 I

Polygonum aviculare 28 18 25 16 3 90 I

Fragaria orientalis 28 12 25 16 9 90 I

Thymus serpyllum 28 12 20 20 9 89 II

Phlox sibirica 28 12 20 20 9 89 II

Antennaria dioica 28 12 20 20 9 89 II

Giaux maritima 28 18 20 12 9 87 II

Festuca cinerea 21 18 20 20 6 85 II

Matricaria subpolaris 28 12 20 16 9 85 II

Mentha arvensis 28 12 20 16 9 85 II

Campanula punctata 28 12 20 16 9 85 II

Achillea millefolium 28 12 20 16 9 85 II

Ephedra monosperma 28 12 15 20 9 84 III

Saxífraga bronchialis 28 12 15 20 6 81 III

Sedum hybridum 21 12 20 20 6 79 III

Sedum acre 14 6 25 20 6 71 III

Convaliaria majalis 21 6 25 12 6 70 III

альная комплексная классификация почвопокровных растений в зависимости от целей использования: декоративные, рекреационные и травянистые покрытия специального назначения.

Исследованные разнообразия жизненных форм позволило установить, что большинство перспективных для Якутии растений относится к группе гемикрипто-фитов.

Несмотря на таксономическое и экологическое разнообразие почвопокровных растений, есть у них важные общие признаки. Это максимальная способность к вегетативному разрастанию и размножению: "вегетативная подвижность растений" и быстрый захват новых площадей. Наземные ползучие почвопокровные растения нами делятся на три основные группы:

а) растения,"ползучие всем телом"; Glechoma hederacea, Trifolium repens, Antennaria dioica.

б) растения, образующие специальные надземные столоны с укореняющимися дочерними розетками "усы"; Potentilla anserina, Fragaria orientalis.

в) растения, стелющиеся по поверхности почвы, обильно укореняясь придаточными корнями; Thymus serpyllum.

Глава 7. Устойчивость многолетних дернообразующих трав в крнолнтозоне

Создание устойчивых дерновых покрытий в экстремальных условиях зоны многолетней мерзлоты связано с необходимостью выявления генотипов дернообразую-щих трав, успешно сочетающих устойчивость к суровым условиям перезимовки местного климата с высокой репродуктивной способностью в краткий, но теплый период возможной вегетации растений. .

7.1. Зимостойкость. Главным биологическим признаком, определяющим успешную интродукцию и возможность многолетней культуры вида в суровых условиях Якутии является зимостойкость. Экстремально низкие температуры воздуха зимой, небольшая толщина снежного покрова, продолжительность периода со среднесуточной температурой ниже - 15' С (165 дней) создают суровые условия перезимовки для многолетних растений. Все многообразие изученных нами растений условно

подразделены на четыре группы: зимостойкие - балл 4 (Agropyron cristatum, Agrostis jacutica, Festuca rubra и др.), среднезимостойкие - балл 3 (Festuca rupicola, Роа alpígena, Elytrigia repens й др.), слабозимостойкие - балл 2 (Briza media, Festuca ■ glauca, Sedum acre и др.), незимостойкие - балл 1 (Briza maxima, Dactylis glomerata и др.). Ежегодно высокая зимостойкость выявлена у интродуцентов из природной флоры Якутии и сибирских регионов. Интродуценты из центральных районов европейской части страны оказались в большинстве непригодными для суровых условий Якутии. Все испытанные видообразцы из Закавказья, Средней Азии, а также из Прибалтики слабозимостойки. Они не формируют репродуктивных органов, большинство вымерзает в первую же зиму. Все 447 испытанных видосортообрззцов зарубежного происхождения оказались также незимостойкими и слабозимостойкими.

7.2. Засухоустойчивость. Интродукция трав для дерновых покрытий в Якутии затруднена в связи с засушливостью климата. По многолетним данным за столетие в Якутии наблюдается 80% сухих лет, 15% - засушливых и 5% с достаточно хорошим увлажнением. Засухоустойчивость трав определяли по 5-ти балльной шкале Н.К.Коваленко (1977), Анализ данных наших многолетних исследований показал, что высокая засухоустойчивость характерна для видообразцов из сухих местообитаний и представителей степей(балл 5). К ним относятся: Agropyron cristatum, Carex durius-cula, Festuca ovina, F. rupicola, Helictotrichon krylovii, H. dahuricum, Kobresia filifolia, Stipa capillata и др. Четырьмя баллами оценивается значительная засухоустойчивость. В эту группу входят: Festuca cinerea, Роа glauca, Psathyrostachys juncea, Puccinellia tenuiflora и др. Тремя баллами оценивается средняя засухоустойчивость. Видообразцы этой группы близки к растениям кеерофильного ряда, но являются в основном мезофитами: Bromopsis inermis, Elytrigia repens, Festuca jacutica, F. kolymensis, F. komarovii, F. lenensis, F. rubra, Poa botryoides, Poa pratensis, и др. В четвертую группу, балл 2, входят слабозасухоустойчивые растения. К ним относятся растения из сред-неувлажненных местообитаний: Agrostis gigantea, Hierochloe odorata, Hordeum bre-visubulatum, H. jubatum, и др. Одним баллом оценены незасухоустойчивые дернооб-разующие травы, растущие в постоянно сырых местообитаниях: Agrostis jacutica, Eriophorum vaginatum, Poa palustris и другие.

7.3. Солевыносливость. Нами по результатам полевых и лабораторных испытаний выделены три группы видов по солевыносливости. В нашем материале сравнительно высокой солеустойчивостью выделились: Agropyron cristatum, Carex durius-cula, Elytrigia repens, Festuca ovina, F. rubra, F. rupicola, Hordeum jubatum, Psathyro-stachys juncea, Puccinellia tenuiflora, Setaria viridis и др. Вторая группа - растения среднесолевыносливые - галогликофиты: Agrostis gigantea, А. jacutica, Bromopsis in-ermis, Festuca pratensis, Poa pratensis, Stipa capillata и др. Третья группа - растения не устойчивые к высоким концентрациям солей в почве, несолевыносливые - гликофиты, на рост и развитие которых отрицательно сказывается уже 0,2%-ная концентрация солей в почвенном растворе.

7.4. Устойчивость к болезням н вредителям. Высокая устойчивость к болезням и вредителям отмечена у растений, интродуцированных из северных и северовосточных регионов страны, Сибири, Алтая. Среди зарубежных шггродуцентов этим свойством обладали растения из стран с островной и полуостровной изоляцией: Дания, Англия, Португалия, Италия и др. Комплексным иммунитетом к заболеваниям обладали Festuca rupicola из Северной Америки, Festuca rubra из Канады, Дании, Festuca ovina из Италии. Комплексный иммунитет выявлен у некоторых видов растений из дикорастущей флоры Якутии: Agrostis jacutica, Carex duriuscula, Festuca jacutica, F. lenensis, Poa alpigena, P. arctica, Stipa capillata и др. Среднеустойчивые к болезням и вредителям: Agropyron cristatum, Agrostis gigantea, Bromopsis inermis, Poa pratensis, Psathyrostachys juncea и др. Слабоустойчивые: Phleum pratense, Poa annua, P. palustris, Puccinellia tenuiflora и др.

Ассортимент дерноообразующих трав рекомендован по результатам обобщения многолетних материалов многофакгорного полевого эксперимента и с помощью разработанной комплексной шкалы по всесторонней оценке видов газонных трав (табл.11).

Глава S. Создание устойчивых дерновых покрытий в Якутии

Состояние газонов характеризует общую культуру градостроительства, поэтому повышение культуры газонов является одной из главных задач благоустройства городов Якутии.

Комплексная оценка основных видов дернообразующих трав по 100-балльной шкале (среднее за 20 лет)

Вид Зимостойкость Солеустойчивость Декоративность Засухоустойчивость Долголетие Средняя оценка по 100 -балльной шкале Группа по качеству

Festuca rubra 28 18 25 12 9 92 I

Festuca rupicola 28 18 15 20 9 90 I

Festuca ovina 28 18 15 20 9 90 I

Carex duñuscula 28 18 15 20 6 87 II

Poa pratensis 28 12 25 12 9 86 II

Poa subfastipiata 28 18 20 12 6 84 II

Puccinellia tenuiflora 28 18 15 16 6 83 II

Poa angustifolia 21 12 20 20 9 82 II

Stipa capillata 21 12 20 20 6 79 III

Achnatherum splendens 21 12 20 20 6 79 III

Aqropyron cristatum 28 18 5 20 6 77 III

Hordeum brevisubulatum 28 18 15 8 6 75 III

Hordeum jubatum 21 18 20 8 6 73 III

Psathyrostachys juncea 28 18 5 16 6 73 III

Poa annua 28 12 20 8 3 71 III

Elytrigia repens 28 18 5 12 6 69 III

Agrostis gigantea 28 12 20 8 6 68 III

Aqrostis iacutica 28 12 20 8 6 68 III

Bromopsis inermis 28 12 5 12 6 63 III

На основании изучения эколого-биологических особенностей дернообразующих видов трав нами рекомендован ассортимент для устройства газонов в Якутии, а также обоснованы 12 травосмесей для озеленительных и рекультивационных работ.

Для получения дружных всходов дернообразующих трав, определяющих качество устойчивых дерновых покрытий, имеет определяющее значение посев в оптимальные сроки. В большинстве лет в Центральной Якутии предпочтительны весенне-летние сроки сева - третья декада мая.

Для получения сомкнутого декоративного газонного травостоя в условиях Центральной Якутии оптимальной нормой высева семян для сорта "Энгсэли" является 55 кг/га, для сорта «Якутский» 30 - 40 кг/га.

При закладке газонов необходимо учитывать степень засоленности грунта, эко-лого-биологические особенности трав и целевое назначение травяного покрытия.

В первый год жизни травостой скашивается только один раз в третьей декаде августа, в последующие годы скашивается 3-4 раза за вегетационный период на уровне 5-6 см при достижении высоты травостоя 12-15 см.

Биологическая рекультивация отвалов в Якутии до настоящего времени не практикуется вообще. Считается, что наиболее экономично оставлять нарушенные земли под самозарастание, хотя естественное зарастание отвалов в силу специфических природно-климатических и техногенных условий Якутии в первые 10 лет в большинстве случаев практически не идет.

Результаты наших опытов на дражных полигонах Нижнего Куранаха, комбината "Алданзолото" в Южной Якутии, на Кангаласском угольном разрезе и на дюнных песках в Мурманской области показали широкие возможности низовых злаков местной селекции для быстрого восстановления и задернения территорий, нарушенных при промышленном освоении легкоранимых северных территорий.

Выводы

1. На основании интродукционного испытания 1233 таксона дернообразующих трав в условиях Якутии научно обоснован и рекомендован зональный ассортимент дернообразующих трав для экстремальных условий Якутии,

включающий 20 видов газонообразующих и 20 видов почвопокровных растений.

К наиболее устойчивым дернообразующим травам относятся растения со следующими феноритмотипами: вечнозеленые с периодом зимнего покоя, летне-осенне-зимнезеленые, весенне-летне-осеннезеленые, гемиэфемероиды или весенне-раннелетнезеленые и весеннезеленые с периодом летне-осенне-зимнего покоя (настоящие эфемеры и эфемероиды).

2. Наиболее устойчивыми видами для всех типов дерновых покрытий в условиях Якутии являются местные популяции аборигенных видов: Роа pratensis, F. rubra, Psathyrostachys juncea, обладающие комплексной устойчивостью к неблагоприятным факторам климата, в первую очередь, зимо- и засухоустойчивостью, а также скороспелостью.

3. Исследование разнообразия жизненных форм рода Festuca позволило установить основные направления изменения комплекса признаков, связанных с формированием плотнокустовых, дерновинных форм.

Формирование генеративной сферы у Festuca rubra начинается с осени первого года жизни. Дифференциация конуса нарастания в зачаточное соцветие у биологически взрослых побегов завершается в конце сентября. А молодые побеги летне-осеннего кущения уходят в зиму в вегетативном состоянии и продолжают процесс индукции цветения весной. Таким образом, у Festuca rubra формируются два типа генеративных побегов: осенний и весенний. Осенний тип образуется из побегов, ушедших в зиму с дифференцированным конусом нарастания, весенний из молодых побегов летне-осеннего кущения. Весной сразу же после таяния снега у них наблюдается выход неповрежденных зачаточных соцветий. Этот признак является одним из важных показателей высокой зимостойкости и экологической пластичности аборигенной формы Festuca rubra.

4. Установлено, что в условиях Якутии у отборных форм местных популяций дернообразующих трав семенная продуктивность в условиях культуры достигает максимума на второй и третий годы жизни, а оптимальная всхожесть семян сохраняется до 4-5 лет.

5. В экстремальных условиях Якутии наибольшей длительностью жизненного

цикла обладают корневищные, корневшдно-кустовые и плотнокустовые степные виды. Наименьшей длительностью характеризуются рыхлокустовые луговые злаки, лесные и болотные виды. У долголетних злаков удлинен период формирования вегетативных органов, у малолетних виргинильный период сокращенный.

6. Созданы первые отечественные сорта газонно-пастбищных трав "Якутский" Роа pratensis, "Энгсэли" Festuca rubra, Иэттээн" Psathyrostachys juncea. Эти сорта при многофакторных экспериментах по озеленению населенных пунктов и по рекультивации нарушенных техногенных территорий показали особенно высокую дернообра-зующую и почвоукрепляющую способность при высокой репродуктивной способности.

7. Размножение и внедрение на объекты озеленения и рекультивации, созданных нами сортов "Якутский" Роа pratensis, "Энгсэли" Festuca rubra, "Иэттээн" Psathyrostachys juncea и перспективных популяций многолетних дернообразующих трав в комплексе с интенсивной технологией способствует восстановлению устойчивых дерновых покрытий, созданию культурных пастбищ, обеспечивает возможность экологической реставрации нарушенных северных экосистем в районах промышленного освоения Якутии.

8. Оптимальные сроки посева дернообразующих трав при устройстве дерновых покрытий разного типа в условиях Якутии - последняя декада мая, с нормой высева семян Festuca rubra - 55 кг/га, для Роа pratensis - 33.5 кг/га.

9. В первый год травостой скашивается только раз в третьей декаде августа. В последующие годы скашивается 3-4 раз за вегетационный период, на уровне 5-6 см при достижении высоты травостоя 12-15 см.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Петрова А.Н. Биология прорастания и всхожесть семян некоторых видов дернообразующих трав // Декоративные растения и их интродукция в Западную Сибирь. - Новосибирск: Наука, 1977 а. - С. 182-185.

2. Петрова А.Н. Изучение газонных растений в Якутском ботаническом саду // Теоретические и прикладные проблемы биологии на Северо-Востоке СССР. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1977 б. - С.79-84.

3. Петрова А.Н. Интродукция газонных растений в условиях Центральной Якутии //

Декоративные растения для лесостепной зоны Западной Сибири. -Новосибирск: Наука, 1978. - С.138-142.

4. Петрова А.Н. Интродукция овсяницы красной для газонов Якутии //Биологические проблемы Севера: тез. УШ симпозиума. - Апатиты, 1979 а. - С. 121-122.

5. Петрова А.Н. Почвопокровные растения в Якутском ботаническом саду // Проблемы изучения и использования в народном хоз-ве раст. природа, флоры: материалы конф. - М.: 1979 б,- С.364-366.

6. Петрова А.Н. Особенности побегообразования мятлика лугового и овсяницы красной в Центральной Якутии // Декоративные растения для озеленения населенных пунктов Якутии. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1980. - С.70-79.

7. Петрова А.Н. Рекомендации по агротехнике выращивания газонных растений. -Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1981,- 16 с..

8. Петрова А.Н. Коллекция газонных растений в ботаническом саду // Интродукция декоративных растений в Якутии. - Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1984 а. - С.29-37.

9. Петрова А.Н., Мирошниченко Е.Я. Мятлик луговой из природной флоры Сибири -ценный генофонд для интродукции.-Якутск: ЯФ СО АН СССР, 1984 б. - С.37-41.

10. Петрова А.Н. Перспективные газонные травы в Якутии // Биологические проблемы Севера: тез. докл. XI Всесоюз. симп. - Якутск: 1986.- С.65-66.

11. Петрова А.Н. Биологические основы создания газонов в Якутии // Интродукцион-ные исследования растений в Якутии. - Якутск, 1987 а. - С.64-73.

12. Петрова А.Н. Газоны в озеленении // Рекомендации по озеленению населенных пунктов в Якутии. - Якутск, 1987 б. - С.35-57.

13. Петрова А.Н. Мятлик луговой - перспективное растение для газонов в Якутии // Материалы Всесоюз. симп. по вопросам интродукции, селекции и сортового семеноводства газонных трав. -Киев: Киев, унив-т, 1986 в. - С.79-103. - Деп. в ВНИИТЭИ агропром. 26.01.87 N44/9 ВС-87.

14. Петрова А.Н., Мирошниченко Е.Я. Авторское свидетельство N4614 от 20 октября 1987 на сорт мятлика лугового "Якутский".

15. Петрова А.Н. Газонные растения в Якутии.-Якутск: ЯНЦ СО АН СССР,1990.-125 с.

16. Петрова А.Н. Эколого-биологические основы создания дерновых покрытий в Якутии //Человек и север: Исторический опыт, современное состояние, перспективы развития: материалы регионал. межотрас. научно-практ. конф.- Якутск: 1992 а. - С.60-64.

17. Петрова А.Н. Перспективные виды овсяницы в коллекции Якутского ботанического сада // Ботанические исследования в криолитозоне: Сб. научн. трудов. - Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1992 б. - С.65-73.

18. Петрова А.Н. Выращивание многолетних злаковых трав на дражных полигонах в Южной Якутии И Докл. П Междунар. конф., 25-28 апр. 1994. - Сыктывкар, 1994 а. - С.273-282.

19. Petrova A.N. Growing perennial grasses on the dredges polygons of South Yakutia. -Сыктывкар, 1994 б. -p. 455-463.

20. Petrova A.N., Danilova N.S. Seasonal development of Yakutia perennial herbaceous plants // Proceedings of the symposium on Joint Siberian Permafrost Studies between Japan and Russia in 1992-1994. Yakusk, 22-23 March 1995 в. - P.75-78.

21. Петрова А.Н. Охрана генофонда редких и исчезающих видов злаков Якутии // Dлблемы изучения растительного покрова Сибири: тез. докл. - Томск: 1995 в. - С. 159-161.

22. Петрова А.Н. Пырей мохнатый в культуре // Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока: тез. докл. П Российской конф. - Красноярск: 1996 а. - С.272-273.

23. Петрова А.Н. Многолетние злаковые травы флоры Якутии для рекультивации нарушенных земель в криолитозоне / Тез. докл. Ш Межцунар. конф. (Санкт-Петербург, 28-31 мая 1996). - Сыктывкар, 1996 б. - С.156.

24. Petrova A.N. Perennial grasses of Yakutian flora for recultivation of desturbed lands in criolithozone. - Сыктывкар, 1996 a. - p. 157-158.

25. Петрова А.Н. Создание сортов газонно-пастбищных трав / Якутский центр научно-технической информации. - Якутск: 1996 г. - 3 с.

26. Петрова А.Н., Андреева Т.В. Полынно-типчаковые (Artemisia commutata Festuca lenensis ) остепненные луга // Зеленая книга Сибири. - Новосибирск: Наука, 1996 д . -С. 292-294.

27. Петрова А.Н., Андреева Т.В. Крупноразнотравные (Sanguisorba officinalis + Geranium pratense + Thalictrum simplex- Hordeum brevisubulatum + Galium verum + Agrostis gigantea) луга / Зеленая книга Сибири. - Новосибирск: Наука, 1996 е. - С. 308-310.

Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Петрова, Антонина Николаевна, Якутск

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОРДЕНА ЛЕНИНА СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ КРИОЛИТОЗОНЫ

На правах рукописи УДК 635.928:631.529

ПЕТРОВА АНТОНИНА НИКОЛАЕВНА

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ УСТОЙЧИВЫХ ДЕРНОВЫХ ПОКРЫТИЙ В ЯКУТИИ

03.00.31 "Интродукция и акклиматизация "

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук

Якутск - 1998

Содержание

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

Глава 1. Изученность проблемы создания устойчивых дерновых

покрытий в России и за рубежом......................................................................8

Глава 2. Природно-климатические условия Якутии....................................................27

2.1. Климат....................................................................................................................................................27

2.2. Почвы...................................................................................37

2.3. Растительность..........................................................................................................................41

Глава 3. Материал и методика исследований...............................................45

3.1. Материал............................................................................................................................................45

3.2, Методики исследований............................................................................................49

Глава 4. Эколого-биологическая характеристика перспективных

видов злаковых дернообразующих трав для зоны

многолетней мерзлоты................................................................................................................58

4.1. Жизненные формы..................................................................................................58

4.2. Рост и развитие дернообразующих трав

4.2.1. Формирование проростков...................................................88

4.2.2. Формирование, рост и развитие главного побега 92

4.2.3. Побегообразование..............................................................................................102

4.2.4. Корневая система......................................................................................................115

4.3. Фенологические типы.......................................................................................120

4.4. Семенная продуктивность и урожай семян..................................128

4.5. Особенности прорастания семян в зависимости от продолжительности их хранения....................................................................144

4.6. Продолжительность жизни....................................................................................148

Глава 5. Характеристика первых якутских сортов

дернообразующих злаковых трав..................................................................................155

5.1. Роа pratensis сорт 'Якутский' ..........................................................................155

5.2. Festuca rubra сорт 'Энгсэли' .............................................................160

<

5.3. Psathyrostachys juncea сорт 'Иэттээн' ..................................................163

Глава 6. Перспективные виды почвопокровных растениий........................167

6.1. Жизненные формы и феноритмотипы................................................172

6.2. Декоративные качества и долголетие..................................................225

Глава 7. Устойчивость многолетних дернообразующих трав в

криолитозоне....................................................................................................................................................242

7.1. Зимостойкость................................................................................................................................244

7.2. Засухоустойчивость..............................................................................................................247

7.3. Солевыносливость..................................................................................................................252

7.4. Устойчивость к болезням и вредителям..........................................256

Глава 8. Создание устойчивых дерновых покрытий в Якутии................259

8.1. Создание газонов........................................................................................................................265

8.2. Содержание дерновых покрытий................................................................275

8.3. Дернообразующие травы на дражных полигонах Южной Якутии..........................................................................................................................286

8.4. Выращивание некоторых видов рода Festuca на Кангаласском угольном разрезе..................................................................295

Выводы ................................................................................................................................................................................................299

Литература..........................................................................................................................................................................................302

Приложение......................................................................................................................................................................................342

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Интенсивная техногенная нагрузка на природу севера вызывает деструкцию биогеоценотических связей, способствует формированию неблагоприятных условий для жизни человека. При этом возникает острая необходимость создания и восстановления зеленых устройств.

Газоны в системе озеленения городов занимают до 70-80% озеленяемой площади в качестве основного фона. Особая роль принадлежит дерновым покрытиям специального назначения, которые широко применяются как противоэрозийные покрытия, а также при рекультивации разрушенных ландшафтов.

Восстановление нарушенных наземных экосистем, в частности, восстановление травяного покрова является важным разделом Государственной научно-технической программы России «Биоразнообразие». Выполнение в рамках Направления 06 проектов Программы охватывает разнообразие ситуаций и форм восстановительных мероприятий.

Рекультивация - один из видов конструктивного природопользования и охраны природы. Биологическая рекультивация отвалов в Якутии до настоящего времени не проводится из-за высокой стоимости этих работ. Считается, что наиболее экономично оставлять нарушенные земли под самозарастание, но естественное зарастание отвалов в силу специфических условий техногенных земель и природно-климатических факторов региона в первые 10 лет в большинстве случаев почти невозможно, в последующие годы протекает очень медленно.

Постоянное увеличение земель, нарушенных промышленностью, усугубляет и без того напряженную экологическую ситуацию в промышленных районах Якутии. Оптимизация окружающей среды в Республике необходима и невозможна без проведения широкомасштабных фитоме-лиоративных работ на нарушенных землях. Многолетними исследованиями установлено, что для биорекультивации нарушенных территорий

наиболее перспективны по жизненной активности и видовому разнообразию местные многолетние дернообразующие травы, обладающие большими противоэрозионными свойствами и комплексной устойчивостью к неблагоприятным факторам климата Якутии.

В настоящее время газоны в Якутии имеют ограниченные площади. Засоленность почвы в сочетании с низкими температурами зимнего периода и общим недостатком влаги в летний период создают большие трудности в формировании травяного покрова. Существующие дерновые покрытия из инорайонных видов трав неустойчивы к экстремальным низ ким температурам продолжительной зимовки Якутии.

Необходимость создания зонального ассортимента газонных и фито-мелиоративных трав и разработка научно обоснованных рекомендаций по формированию и восстановлению дерновых покрытий и послужили основанием данной работы.

Цель и задачи исследований. Целью исследований - интродукция и биологическое обоснование подбора ассортимента дернообразующих трав в зоне многолетней мерзлоты и разработка научных и практических основ создания устойчивых долголетних дерновых покрытий. В соответствии с этой целью были поставлены следующие задачи:

- изучить коллекцию дернообразующих и почвопокровных растений и создать сорта дернообразующих растений с комплексной устойчивостью к низким и высоким температурам;

- разработать научно обоснованный ассортимент растений, рекомендуемых для дерновых покрытий разного назначения в Якутии;

- разработать научные основы создания устойчивых долголетних дерновых покрытий в зоне многолетней мерзлоты с учетом эколого-биологических особенностей перспективных видов и сортов.

Защищаемые положения. На защиту выносятся следующие положения:

1. Комплексная устойчивость к жестким природным условиям Якутии местных видов дернообразующих и почвопокровных трав обусловлена их биологическими особенностями, в первую очередь, высокой зимостойкостью и семенной продуктивностью.

2. В качестве исходного материала для селекции на зимо- и засухоустойчивость, солевыносливость и другие ценные биологические признаки наиболее перспективны местные популяции Роа pratensis, Festuca rubra и Psathyrostachys juncea.

3. В условиях Якутии возможно создание устойчивых дерновых покрытий в озеленительных и рекультивационных работах.

Научная новизна работы. Впервые обобщены итоги многолетнего ин-тродукционного испытания 1233 таксонов дернообразующих трав в экстремальных условиях Якутии. В результате научно обоснован зональный ассортимент газонно - пастбищных и фитомелиоративных растений для зоны Сибири и Дальнего Востока, включающий 20 видов газонообразующих и 20 видов почвопокровных растений. Наиболее устойчивыми для всех типов дерновых покрытий в условиях Якутии являются местные популяции Роа pratensis L., Festuca rubra L., Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski. Разработаны комплексная шкала оценки изучаемых видов, специальная классификация газонов и рекомендации по ассортименту трав для разных типов дерновых покрытий. Впервые в условиях Якутии научно обосновано создание и восстановление устойчивых долголетних дерновых покрытий на нарушенных техногенных территориях.

Практическая ценность. Научно обоснован зональный ассортимент дернообразующих трав для создания долголетних устойчивых дерновых покрытий для Якутии. Разработаны научные основы создания и содержания устойчивых дерновых покрытий в условиях криолитозоны. Созданы новые сорта многолетних трав пастбищно-газонного использования -'Якутский' Роа pratensis L., 'Энгсэли' Festuca rubra L., 'Иэттээн'

Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski.. Сорт 'Якутский' районирован по зоне Якутии и Сибири.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены в виде научных докладов на конференции Якутского Института биологии СО РАН (Якутск, 1977, 1982, 1988, 1989, 1990), заседаниях Якутского отделения Всесоюзного ботанического общества (Якутск, 1977, 1979, 1980, 1981, 1983, 1984, 1987, 1993), V Юбилейной научной конференции молодых ученых и специалистов Института биологии и Якутского Госуниверситета (Якутск, 1978), Республиканской конференции по охране природы (Якутск, 1978, 1992, 1997), научно-методическом семинаре ботанического сада Института биологии (Якутск, 1979, 1987), конференции «Развитие производительных сил ЯАССР»(Якутск, 1979), V конференции молодых ученых и специалистов ЯФ СО АН СССР (Якутск, 1980), Сибирской региональной конференции по актуальным вопросам генетики и селекции растений (Барнаул, 1980), конференции молодых ученых Института биологии (Якутск, 1981), конференции по проблемам интродукции в ЦСБС (Новосибирск, 1982), Всесоюзном симпозиуме по вопросам интродукции, селекции и сортового семеноводства газонных трав (Киев, 1984), семинаре лаборатории декоративных растений ЦСБС СО РАН (Новосибирск, 1985, 1988), XIII симпозиуме «Биологические проблемы Севера» (Якутск, 1986), Региональной выездной сессии Совета ботанических садов Сибири и Дальнего Востока (Якутск, 1987), на VIII делегатском съезде Всесоюзного ботанического общества (Алма-Ата, 1988), совещании по семеноводству газонных трав (Москва, 1989), конференции по проблемам зеленого строительства на Северо-Востоке СССР (Магадан, 1989), Всесоюзной конференции по газоноведению (Москва, 1991), научно-практической конференции, посвященной 360-летию города Якутска (Якутск, 1992), Международном семинаре-симпозиуме «Экологические традиции аборигенов Севера в интересах выживания человечества (Якутск, 1993), на чте-

ниях памяти проф. Кононова К.Е. (Якутск, 1993), Макаровских чтениях: Лекарственные растения в Якутии (Якутск, 1994), на II и III Международных конференциях «Освоение Севера и проблема рекультивации» (Сыктывкар, 1994; Санкт-Петербург, 1996), на I республиканской конференции «Экологическое образование и воспитание» (Якутск, 1994), республиканском семинаре «Экологическое страхование - один из путей решения экологических проблем PC (Я)» (Якутск, 1994), региональной конференции «Экологические и генетические исследования в Якутии» (Якутск,

1995), Международной конференции «Роль продуктивности арктических экосистем в глобальном изменении климата» (Якутск, 1995), региональной конференции «Проблемы сельскохозяйственной экологии Заречья» (Якутск, 1995), региональной конференции «Проблемы изучения растительного покрова Сибири» (Томск, 1995), на X съезде женщин Якутии (Якутск, 1995), региональной конференции, посвященной 70-летию I экспедиции в PC (Я) (1925-1930 гг.) (Якутск, 1995), научно-практической конференции «Якутск-столица северной республики: глобальные проблемы градосферы и пути их решения» (Якутск, 1995), научно-практической конференции «Проблемы становления индустрии туризма в PC (Я): поиск и пути решения» (Якутск, 1996), II Российской конференции «Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока» (Красноярск, 1996), научно-практической конференции, посвященной 40-летию ЯНИИСХ (Якутск,

1996), республиканском агрономическом совещании (Якутск, 1996, 1997), региональной конференции «Теоретические и прикладные проблемы охраны генофонда и обогащения биоразнообразия в РС(Я)» (Якутск,

1997), научно-практической конференции "Совершенствование научного обеспечения агропромышленного комплекса Республики Саха (Якутия) в условиях рыночных отношений", посвященной 70-летию аграрной науки PC (Я) (Якутск, 1997). В 1979 г. разработка проблемы отмечена дипломом ВДНХ СССР.

Личный вклад. В основу работы положены материалы двадцатитрехлетних исследований автора в ботаническом саду Якутского института биологии СО РАН (в настоящее время Институт биологических проблем криолитозоны).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 37 научных работ, в том числе 1 монография, 2 практические рекомендации и авторское свидетельство.

Работа является составной частью исследований по темам: "Эколого-биологические особенности местных и инорайонных растений при интродукции в Якутии" (1976-1980 гг.), шифр 2.25.2.1., Гос. регистрационный N77004617. "Привлечение и изучение новых видов растений в целях введения их в культуру " (1981-1985 гг.), шифр 2.33.2.1., Гос. регистр. N81104076.

"Интродукция полезных растений и разработка приемов их выращивания в условиях Центральной Якутии" (1986-1990 гг.), шифр 2.33.2., Гос. регистр. N01.87.0007700. "Разработка эколого-биологических основ интродукции полезных видов флоры Якутии" (1991-1995 гг.), шифр 3.33., Гос. регистр. N01.94.0000693.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, выводов, приложения, списка использованной литературы. Работа изложена на 348 страницах машинописного текста, включает 73 таблицы, 41 рисунок. Список использованной литературы содержит 474 источника, в том числе 48 на иностранном языке.

ГЛАВА 1

Изученность проблемы создания устойчивых дерновых покрытий

в России и за рубежом

Знания о травостоях газонного типа, как о дерне вообще, накапливались в ходе развития человека и человеческого общества. В истории развития знаний о дерне и газонах выделяют 4 этапа: 1. первобытное познание дерна; 2. целенаправленное утилитарное познание дерна; 3. целенаправленное декоративное использование дерна; 4. газоноведение. Каждый из этапов включает несколько периодов (всего 13), последний из которых, с 1979 года - экосистемное газоноведение.

Дерн - это своеобразный биогеоценотический горизонт, включающий в себя как приземную часть травостоя, так и верхний слой почвы, скрепленный множеством растительных отдельностей, сохраняющих целостность вырезанного пласта. «Дерновый покров» или «дерновое покрытие» имеет то же содержание, что и дерн, но акцентирующее способность его покрывать почву и, следовательно, «защищать» ее от эрозии и вообще быть своеобразной биологически активной оболочкой земли, обладающей свойством почвообразователя, регулятора экологических и биогео-ценотических процессов, специфической буферной и фильтрующей системой относительно нижележащих горизонтов. Наиболее эстетический вариант дернового покрова называют газоном. Л.П.Мыцык (1992) построена историческая периодизация развития классификационных представлений в газоноведении. В первом из них происходило количественное направление знаний, но отсутствовало таксономическое разбиение. Во втором (1883-1939 гг.) их делили на 2-4 группы, однако классификационного значения этим операциям не придавали. Третья - характеризуется публикацией схем с целенаправленным классификационным значениям и многоплановым устройствам (Головач, 1955; Сигалов, 1971; Лаптев, 1983; Петрова, 1990). Л.П.Мыцык (1992) дерновые покрытия разделяет по эко-

составу. Понятие «классический газон» и др. даны по аналогии или в соответствии с международными (Лаптев, 1989; Мыцык, 1992). Классический газон - это злаковый биогеоценоз, при наилучшем выражении требуемых свойств, производящий эффект высокоэстетичного зеленого ковра, имеющего одновременного выраженные низкорослость, сомкнутость, выравненность относительно поверхности почвы и высокую гомогенную густоту изящных надземных органов.

Газоны в эстетическом плане символизируют изумрудные весенние ковры лугов, воспетые в песнях, ярко отображенные в художественной литературе.

Низко и ровно