Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологические особенности дернообразующих злаков в Западной Сибири

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Зуева, Галина Александровна, Новосибирск

?д „ % / нга4

На правах рукописи

ЗУЕВА Галина Александровна

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДЕРНООБРАЗУЮЩИХ ЗЛАКОВ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

03.00.05 — Ботаника 03.00.31 — Интродукция и акклиматизация

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель д.б.н., профессор Лаптев А. А.

Новосибирск 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................3

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ЗНАЧЕНИЕ

ГАЗОНОВ ..................................................................................................................................9

1.1. История формирования газоноведения..................................................9

1.2. Классификация газонов............................................................................................16

1.3. Значение газонов..............................................................................................................19

ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА

ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................................................................24

2.1. Природные условия......................................................................................................24

2.2. Биологическая характеристика основных видов газоно-образующих трав..............................................................................................................31

2.3. Методические основы изучения газонных трав..........................49

2.4. Методика исследований............................................. 62

ГЛАВА 3. ИНТРОДУКЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОЛЕТНИХ ДЕРНООБРАЗУЮЩИХ ЗЛАКОВ ............... 66

3.1. Отбор перспективных растений дернообразующих злаков

в интродукции........................................................... 66

3.1.1. Первичное изучение и отбор перспективных растений злаков для введения в газонную культуру....... 66

3.1.2. Конкурсное сортоизучение мятлика лугового

и овсяницы красной............................................. 85

3.2. Биологические особенности газонных растений злаков

в условиях Западной Сибири...................................... 102

3.2.1. Влияние экологических условий и приемов возделывания на ритм роста и развития Роа pratensis в газонной культуре............................................. 102

3.2.2. Эколого-биологические особенности Festuca rubra

в условиях Западной Сибири................................ 117

3.2.3. Особенности побегообразования мятлика лугового

при задернении откоса......................................... 132

3.2.4. Рост и развитие дернообразующих злаков на объектах биологической рекультивации............................... 140

ГЛАВА 4. ФИТОЦЕНОТИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ

РАСТЕНИЙ В ГАЗОННЫХ КУЛЬТУРФИТОЦЕНОЗАХ 153

4.1. Жизненность ценопопуляций в газонных культурфито-ценозах..................................................................... 153

4.2. Результаты изучения взаимодействия видов в газонных травостоях................................................................ 156

ВЫВОДЫ.................................................................................. 172

ЛИТЕРАТУРА............................................................................ 174

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы.

Важнейшим элементом зеленого строительства являются газоны, занимающие до 60-80% озеленяемой площади в качестве основного фона. Значение декоративных газонов обусловлено тем, что они являются необходимым элементом культурных ландшафтов. В Западной Сибири, с ее резко-континентальным климатом и продолжительной зимой оно возрастает благодаря тому, что в ранне-весенний и предзимний периоды зеленые газонные травостои единственное, что украшает городские ландшафты. Результаты обследования озеленения в городах и населенных пунктах лесостепной зоны Западной Сибири показали, что по своим качествам газоны не отвечают современным требованиям ландшафтной архитектуры. Для их создания используется ограниченный ассортимент видов, в том числе недостаточно декоративных и устойчивых, а создание и содержание осуществляются без учета биологических особенностей и почвенно-климатических условий региона.

Широкому распространению долголетних декоративных и устойчивых газонов препятствует отсутствие отработанного сортимента газонных трав ценных видов, районированных по природным зонам и нужного количества семенного материала. Накопленный как за рубежом, так и в нашей стране опыт газоноведения показывает, что проблема создания газонных травостоев может быть успешно решена только на основе глубокого знания биологических особенностей видов, используемых при закладке газонов в конкретных эко-лого-географических условиях.

Исследования по введению в культуру видов и форм газонных трав особенно актуальны в нашем регионе, так как флора Сибири является

богатейшим источником природного генофонда для интродукции дерно-образующих злаков.

Цель исследований: разработка биологических основ создания и формирования долголетних устойчивых газонных культурфитоценозов в Западной Сибири.

Задачи:

1. Отбор и сравнительное изучение дернообразующих злаков -представителей родовых комплексов Роа L., Festuca L., Agrostis L.

2. Онтоморфологические исследования перспективных дерно-обра-зующих злаков в газонной культуре.

3. Оценка семенной продуктивности, побегообразующей способности и комплексной устойчивости видов, сортов и форм газонных растений.

4. Исследование фитоценотических взаимодействий компонентов в газонных травостоях.

5. Сравнительное изучение роста и развития дернообразующих злаков на объектах биологической рекультивации.

6. Разработка научно-обоснованного регионального сортимента для газонов и дерновых покрытий различного назначения.

Научная новизна исследований.

Впервые в Сибири проведены комплексные биологические и фи-тоценотические исследования дернообразующих злаков из родов Роа L., Festuca L., Agrostis L. различной экологической природы. Проведены сравнительные морфогенетические исследования Festuca rubra в онтогенезе. Изучены особенности формирования вегетативных побегов Festuca rubra, Роа pratensis, Agrostis alba, А. stolonifera; доказано, что наиболее устойчивыми для всех типов дерновых покрытий в условиях Западной Сибири являются местные популяци1'данных видов. Разработаны биологические основы созда-

ния сортимента газонных растений для Западной Сибири.

Научно обоснован сортимент газонных растений для Западной Сибири и пополнен 5 видами, 12 сортами и 8 формами.

Разработаны типовые газонные травосмеси для конкретных почвен-но-климатических условий, позволяющие создавать устойчивые, долголетние, декоративные газоны.

Практическая значимость работы.

По итогам 12-летнего сортоизучения перспективный региональный сортимент пополнен 5 видами, 12 сортами и 8 формами. В условиях резкоконтинентального климата Западной Сибири разработаны типы травосмесей для создания долголетних высокодекоративных газонов, обладающих комплексной устойчивостью.

Выявлена перспективность введения корневищно-рыхлокустовой формы Festuca rubra при использовании в газонной культуре. Разработан новый способ задернения откосов, путем посадки вегетативных частей дернины мятлика лугового в шахматном порядке, который экономически более эффективен по сравнению со сплошной одерновкой.

По итогам селекционной работы выделены и поданы в госсортоиспытание кандидаты в сорта Роа pratensis Игарский, Festuca rubra Славная, Agrostis stolonifera Трибьют.

Защищаемые положения:

1. На основе биологических исследований дернообразующих видов, сортов и форм родов Роа L., Festuca L., Agrostis L. разной экологии выявлено, что наибольший интерес для введения в культуру в условиях Западной Сибири представляют формы с активным побегообразованием, высокой семенной продуктивностью и комплексной устойчивостью.

2. Установлено, что декоративность и долголетие газонов в условиях Западной Сибири зависит от правильно подобранных травосмесей, на основе изучения фитоценотических взаимодействий: в состав травосмесей должны включаться быстро- и медленноразви-вающиеся злаки, при этом быстроразвивающиеся злаки доминируют в первые 2 года, а затем начинают доминировать медленноразви-вающиеся злаки.

Апробация работы.

Материалы диссертации доложены на 3 международных, 5 российских и на 4 региональных конференциях, в том числе на конференции молодых ученых по изучению, охране и рациональному использованию природных ресурсов (Уфа, 1987), Всесоюзной конференции по газоноведению (Москва, 1991), на научных конференциях в Апатитах (1993), Краснодаре (1993), Кривом Роге (1993), Ялте (1995), VII и IX Международных конференциях по изучению онтогенеза растений природной и культурной флор в ботанических учреждениях Евразии (Киев, 1995, 1997), научной сессии ЦСБС СО РАН (Новосибирск, 1995), Симпозиуме"Проблемы репродуктивной биологии растений" (Пермь, 1996), Региональной конференции о состоянии и проблемах садоводства России (Барнаул, 1997), Международной конференции по анатомии и морфологии растений (Санкт-Петербург, 1997).

Научные публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в центральной и региональной печати в 21 работе, в том числе в коллективной монографии. В плане внедрения полученных результатов в практику зеленого строительства изданы 3 информационных листа.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы. Основной текст изложен на 197 страницах. Список литературы включает 234 источника, в том числе 28 иностранных. В работу включены 22 рисунка и 23 таблицы.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ЗНАЧЕНИЕ ГАЗОНОВ

1.1. История формирования газоноведения

Газоны были известны еще в древности — 3200 лет назад. Как отмечал С. С. Шаин (1957), наиболее древнее применение многолетних трав, вводимых человеком в культуру, было связано с переходом от кочевого скотоводства к оседлому земледелию и необходимостью обеспечить скот сеном и пастбищным кормом. Позже возникло представление о значении культуры многолетних трав для восстановления плодородия почвы. Продолжительное время о газоне было представление (сохранившееся даже в некоторых энциклопедиях) лишь как о небольшой площадке, засеянной травой, которую коротко и ровно подстригают с декоративной целью.

Один из первых газонов был создан в китайском императорском парке Чеу (Жирнов, 1977). За сотни лет до нашей эры газоны составляли основу персидских садов парадизов, позднее газоны создавались греками и римлянами.

Широкое распространение получила культура газонов в Западной Европе, США, Австралии, странах Юго-Восточной Азии и Африки. В Англии, где культура газонов достигла совершенства, создан специальный институт по проблеме "газон" (Доусон, 1957). Распространению газонов в Англии способствовал мягкий климат с обилием осадков и влажным воздухом. Такие климатические условия благоприятствовали созданию обширных лугов. Луга английских парков имели утилитарное значение и играли роль декоративных пастбищ: стада овец "выполняли некоторые приемы агротехники", и травостой не нуждался в стрижке.

Высокой декоративностью газонов отличается пейзажный парк Кью, созданный в Англии архитектором Чемберсоном в 1758 г. на берегу р. Темзы. Газон здесь покрывает даже пешеходные дорожки.

Знаменитый зеленый ковер газона раскинулся вдоль центральной оси всемирно известного Версальского парка. К овальному бассейну с колесницей Аполлона ведут широкие полосы газонов.

Лишь к середине XX столетия сформировались научные основы в использовании многолетних трав — создание дернового покрова, отвечающего разнообразным техническим требованиям. С каждым годом неизмеримо возрастает санитарно-гигиеническое, эстетическое и планировочное значение газонов в городах и населенных пунктах, в развитии декоративного и ландшафтного садоводства.

Англия издавна славится своими декоративными, спортивными и другими газонами. Не подлежит сомнению, что высокое качество английских газонов, помимо благоприятных климатических условий, обусловлено трудом английских специалистов и садоводов, которые вкладывают в их создание и содержание много знаний, хороший вкус и любовь к своему делу. В связи с возросшим значением газонов, для совершенствования многовекового опыта, в Англии был создан Сент — Аивский исследовательский центр по газонам, которому с 1961 г. присвоен статус института (The Sports Turf..., 1954). Со времен основания его директором является Р. Б. Доусон, написавший книгу по газонам (Dawson, 1954), которая на родине автора выдержала пять изданий.

В Северной Америке исследования по культуре газонов начались в конце XIX столетия в Государственном сельскохозяйственном колледже "Род Айленд" (Musser, 1950). Работе опытных станций США по созданию и содержанию газонов была посвящена публикация 3. М. Коренов-киной (1938). Ценная сводка знаний по этому вопросу сделана в США Массером (Musser, 1950).

В России создание декоративных садов с большими площадями газонов началось в XVII веке. Прямые указания о создании газонов путем посева принадлежат Петру Первому (Шилков, 1946).

Интересны наблюдения и рекомендации Р. И. Шредера (1883), заложившего основы отечественного газоноведения и газоноводства. Его работа долгое время служила основным пособием для специалистов, разрабатывавших те или иные вопросы, связанные с созданием газонов.

Ф. Демюр (1866), К. Епанчин (1899) и другие специалисты декоративного садоводства, травосеяния, смежных областей растениеводства указывали на значительную сложность выращивания газонов высокого качества.

Арн. Регель (1896), Н. И. Кичунов (1941) и другие видные деятели отечественного декоративного садоводства считали основой работ в ландшафтном садоводстве создание красивых газонов и уделяли им большое внимание.

В России нет специализированного центра по газонам, но в ряде научных учреждений ведется координируемая работа. Здесь вместе с разработкой теоретических основ разрешаются и практические вопросы создания и содержания долголетних культурных газонов.

В Санкт — Петербурге, в Ботаническом институте им. В. Л. Комарова А. Г. Головач с 1932 г. исследовал теоретические и практические вопросы культуры газонов высокого качества. Значительная часть выполненных исследований обобщена в его монографии "Газоны, их устройство и содержание" (Головач, 1955). Она является первой в нашей стране, где столь широко и разносторонне освещаются как общетеоретические вопросы газоноведения, так и практические основы создания и содержания газонов различного назначения. Работы вышедшие позднее (1959, 1960, 1963, 1964, 1965, 1967), являются продолжением его исследований в этом направлении.

А. А. Гроссгейм (1934), учитывая большие трудности произрастания дернообразующих растений в условиях сухих местообитаний, рекомендовал серьезно заняться исследованиями ассортимента газонных трав.

Название культурные первым применил по отношению к декоративным, спортивным и к газонам другого назначения В. Р. Вильяме (1952). Он неоднократно обращал внимание на то, что создание устойчивых, хороших газонов является сложным делом, требующим значительных усилий научных учреждений и производственных организаций различных зон нашей страны. В его работах содержатся ценные указания о путях преодоления встречающихся трудностей (Вильяме, 1922, 1936, 1949).

В 1941 и 1954 гг. по созданию газонов и цветочному оформлению опубликованы работы С. Г. Саакова.

В 1949 г. в Главном ботаническом саду приступили к исследованиям по газонам (Сигалов, 1951), прежде всего они были призваны удовлетворить нужды строительства сада.

Н. В. Цицин и П. И. Лапин в работах по озеленению многократно обращают внимание на необходимость развертывания изысканий по вопросам ассортимента и семеноводства газонных трав, изучения их биологических особенностей, разработки агротехники устройства газонов и ухода за ними, с учетом зональных особенностей России (Цицин, 1953, 1954, 1955, 1962а,б, 1970, 1973, 1976; Лапин, 1955, 1972, 1973, 1974)

К. Эрингис (1964) выделяет проблему образования и условий существования упругой, глубокой и прочной дернины в самостоятельный био-геоценотический объект изучения; он считает это частным теоретическим вопросом в области исследования биологии и экологии сообществ и отдельных видов травянистых растений. Успешное развитие теории и практики создания и содержания газонов, сугубая специфика этих вопросов настоятельно требуют специальной разработки научных и практических основ культуры газонов. Лишь кажущаяся простота создания и содержания газонов к сожалению, еще нередко служит причиной поверхностного к ним отношения.

Работы по изучению устойчивости и декоративности газонных растений в суровых условиях Якутии начались с 1966 года (Кротова, Комле-ва, 1972). Более детально перспективные виды и формы изучались с 1975 года (Петрова, 1977а,б, 1978, 1979а-в, 1980а, б, 1981: 1982а,б, 1983, 1984, 1986, 1987а-д, 1988).

В течение многих лет ЦСБС СО РАН ведет работу по интродукции видов и форм, перспективных для выращивания газонов в условиях лесостепной зоны Западной Сибири с суровым резко континентальным климатом. В результате изучения отборного материала отечественного и зарубежного происхождения Е. Я. Мирошниченко (1965а,б, 19686) выявлены устойчивые формы для газонов. Специальными методами исследования, в том числе цитологическим и эмбриологическим, установлен апомиктичный способ размножения многих видообразцов рода Роа Ь., перспектив�