Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биоморфологические особенности перспективных видов и сортов яблони для зеленого строительства на примере степной и лесостепной зоны Южного Урала

ВАК РФ 03.02.01, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Биоморфологические особенности перспективных видов и сортов яблони для зеленого строительства на примере степной и лесостепной зоны Южного Урала"

НИГМАТЯНОВА СВЕТЛАНА ЭДВАРДОВНА

БИОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВИДОВ И СОРТОВ ЯБЛОНИ ДЛЯ ЗЕЛЕНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА НА ПРИМЕРЕ СТЕПНОЙ И ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЮЖНОГО УРАЛА

Специальность: 03.02.01 - Ботаника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 О СО Ш

Оренбург-2012

005010053

Работа выполнена на базе Ботанического сада Федерального

государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный

университет»

Научный руководитель:

доктор сельскохозяйственных наук Савин Евгений Захарович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Абаимов Виктор Федорович

кандидат биологических наук Мурсалимова Гульнара Рамильевна

Ведущая организация:

ГУ Самарский НИИ садоводства и лекарственных растений «Жигулевские сады»

Защита диссертации состоится «29» февраля 2012 г. в 9.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.180.02 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный педагогический университет» по адресу 460044, г. Оренбург, ул. Советская, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет» E-mail:

ibrae@ospu.ru

Автореферат разослан «28» января 2012 г. и размещен на официальном сайте http:// www.oscu.ru

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Род яблоня (Мсйив) включает около 30 видов, распространенных в северном полушарии и большей частью приуроченных к азиатским горным районам. Декоративных форм и сортов яблони сейчас насчитывается более 190. Они различаются по размерам и габитусу кроны, окраске, форме и размеру листвы и плодов и, конечно же, цветков. Декоративные яблони должны быть максимально адаптированными к условиям произрастания, т. е. устойчивыми к морозу и засухе, выносливыми к запылению, загазованности и неприхотливыми к городским почвам. Однако декоративные сорта и виды еще до недавнего времени были чрезвычайно редки в городских посадках и на приусадебных участках . Лишь в последние годы ситуация начала меняться - эта культура появилась в скверах, парках и городских улица, хотя информации о сортах и пригодности для российских условий крайне ограничено (Седина, 2010). В условиях резко-континентального климата степной зоны Южного,,,,Урала различные формы и сорта декоративных яблонь изучены недостаточно (Шагапов, 2009). ‘

Использование в озеленении промышленных городов быстрорастущих декоративных видов, форм и сортов растений в настоящее время является актуальным. Эстетические характеристики и показатели растений играют значительную роль в формировании пространственной структуры городских насаждений. Декоративные яблони становятся более востребованными у садоводов-декораторов, их все чаще используют в зеленом строительстве в населенных пунктах (Закотенко, 2007).

Цель н задачи исследования. Изучить имеющийся генофонд яблони, произрастающий в населенных пунктах степной и лесостепной зоны Южного Урала. Собрать коллекционный материал, закрепить и изучить его адаптивность и декоративные особенности в условиях произрастания. На основании этого выявить 'формы и сорта яблони, пригодные для культивирования их в озеленении городов и населенных пунктов.

1. Изучить видовой и сортовой состав яблонь, используемых в озеленении.

2. Изучить биоморфологические особенности (строение, ритм сезонного развития, особенности роста и плодоношения).

3. Выявить степень устойчивости яблони к неблагоприятным факторам внешней среды и успешность их адаптации к условиям региона.

4. Дать характеристику изучаемым объектам, как растениям-интродуцентам, в процессе акклиматизации и оценить перспективность этих растений для интродукции.

5. Изучить способность плодов к аккумуляции тяжелых металлов в городских условиях.

6. Изучить различные способы вегетативного размножения декоративных яблонь.

7. Выявить лучшие подвои для выращивания саженцев декоративной яблони в условиях Южного Урала.

8. Дать рекомендации по использованию декоративных яблонь в озеленении.

Научная новизна. Проведена комплексная оценка 13 форм и сортов яблони по биоморфологическим особенностям. Выделены наиболее перспективные из них для применения в зеленом строительстве населенных пунктов Южного Урала.

На основании адаптационных особенностей исследуемых объектов дана характеристика их морозо- и засухоустойчивости, изучена способность плодов к аккумуляции тяжелых металлов в городских условиях.

Изучены вопросы размножения, определены декоративные качества наблюдаемых образцов. Полученные сведения стали основой для разработки рекомендаций по выбору перспективных видов и сортов яблони для зеленого строительства в регионе.

Практическая значимость и реализация результатов исследования.

Сформулированные научные положения и выводы могут найти применение в работе проектных организаций, предприятий городского коммунального и зеленого строительства по повышению эстетических, санитарногигиенических условий городской среды и жилища, при ведении зеленого хозяйства в населенных пунктах региона. Полученные результаты могут быть использованы в научных целях и внедрены в практику преподавания биологических дисциплин в образовательных учреждениях.

Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования были доложены на II Международной научной конференции «Интродукция, селекция и защита растений» (Донецк, 2009), Международной конференции «Интродукция растений: теоретические, методические и прикладные проблемы» (Йошкар-Ола, 2009), Международной конференции «Ландшафтная архитектура в ботанических садах и дендрариях»,. (Москва, 2010), IV Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии Южного Урала» (Оренбург, 2009), III Международной, научнопрактической конференции «Проблемы устойчивости биоресурсов: теория и практика» (Оренбург, 2010), Всероссийской научной конференции с международным участием «Ботанические сады в современном мире: теоретические и прикладные исследования» (Москва, 2011), II Международной научно-практической конференции «Проблемы современной биологии» (Москва, 2011).

Публикации материалов исследований. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, включая 3 работы в реферируемых изданиях «Вестник ОГУ», «Известия ОГАУ», рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 156 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений. Содержит 15 таблиц, 18 цветных фотографий с описанием подвоев и образцов яблони. Список используемой литературы содержит 216 источников, из них иностранных 29 , в приложении имеется

10 таблиц.

Условия, методика и объекты исследований. Диссертационная работа выполнена в 2008-2011 гг. в условиях степной и лесостепной зоны Южного Урала на базе ботанического сада Оренбургского государственного университета.

Под наблюдением находились 13 видов и сортов яблони. Исследования велись в полевых и лабораторных условиях. Создана коллекция декоративных яблонь в количестве 35 форм на базе ботанического сада ОГУ.

Образцы яблони были найдены на приусадебных участках, в лесных полосах, заброшенных садах. Ряд форм отобрано в результате экспедиционных поездок по районам Оренбургской области. Коллекция декоративных форм была пополнена за счет обмена исходным материалом с ботаническими садами России и научными организациями.

Проведена селекционная работа по отбору декоративных форм среди сеянцев свободного опыления клоновых подвоев 54-118, Урал 3, Е 56, Р- 60 и др.

Исследования велись в соответствии с «Программой и методикой сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур» (Орел, 1999). Жаростойкость листьев определяли методом Мацкого.

Фенологические наблюдения за растениями отмечали в течение 4 лет по общепринятой методике (Бейдман, 1974).

Морфологию вегетативных и генеративных органов проводили, опираясь на классификаторы рода Malus Mill. (1976, 1989), атласы морфологических описаний (Артюшенко, Федоров, 1986; Федоров, Артюшенко, 1975, 1979).

Использованы и проанализированы метеосводки с 2008 по 2011 гг. (по ежеквартальной температуре воздуха и почвы, количеству осадков, высоты снежного покрова), представленных Оренбургским областным центром по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

По методике П.И. Лапина и С.В. Сидневой (1973) проведена оценка

6

перспективности интродукции образцов.

Оценка жизненного состояния образцов яблони на территории населенных пунктов зоны исследования проводилась в 2008-2011 гг. по шкале категорий жизненного состояния деревьев Алексеева В.А. (1989).

Положение интродуцентов в акклиматизационном процессе определяли по методике В.И. Некрасова (1973).

Анализ образцов на содержание в них подвижных форм тяжелых металлов, микроэлементов и биохимических веществ проводился в лаборатории ВНИИМС и Института степи УрО РАН. Тяжелые металлы и микроэлементы определяли атомно-абсорбционным методом (8 показателей) согласно СанПиН 2.1.7.1287-03 «Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы», а также руководствовались межгосударственным стандартом ГОСТ 3069202000 на растительные продукты и СаНПиН 2.3.2.1078-01, 1.6 Плодоовощная продукция. ,

В ходе исследований были заложены опыты по изучению вопросов размножения декоративных яблонь. В качестве подвоев в работе использовались вегетативные подвои яблони Урал 5 и сеянцы .китайки Санинской. Дана характеристика используемых подвоев: зимостойкость, укореняемость.

При отборе растений для целей озеленения важны декоративные характеристики видов. Используя методику ботанических исследований Балковского Б.Е. (1960), нами предложена шкала оценки декоративных качеств яблони.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

История и современное состояние вопроса. Дано описание составляющих видов рода Ма1иБ, его географическое распространение и использование, эффективные методы и практические рекомендации по интродукции растений (Андреев, 1984; Таренков, 1984; Видякина, 2009), анализ многолетних результатов интродукции древесных растений в различные климатические зоны России и сопредельные государства

(Ахматов, 1976; Гурский, 1957; Лапин, 1975; Русанов, 1972, 1974; Смирнов, 1967, 1985), использование накопленного опыта по интродукции его в соседних регионах, который позволяет ускорить процесс разработки перспективного ассортимента растений для создания насаждений в районе исследований (Проскуряков, Рубаник, 1986; Головкин, 1986; Балина, 2001; Любимов 1988,2002; Рогулева, 2009;).

Дана характеристика декоративных сортов яблони российской и зарубежной селекции, описаны виды и формы яблони, наиболее важные для зеленого строительства.

Рассмотрены интродуцированные декоративные формы и сорта яблони в ботанических садах и дендрариях России и использование яблони в озеленении в России и зарубежом.

Фенология. За годы проведенных исследований в условиях степной зоны Южного Урала наблюдалось дружное начало вегетации всех изучаемых образцов. Распускание почек происходило 21-23 апреля и существенно не различалось по срокам в годы наблюдений. Массовое цветение отмечалось во второй декаде мая 10-11 числа. Разница в сроках начала цветения образцов составила 3-5 дней, продолжительность 7-10 дней. Наиболее продолжительное цветение наблюдалось в 2011 году (до 12-14 дней у образцов № 1, № 5, № 9, №10, №12, №13). Наступление фазы плодоношения существенно не различалось по срокам: появление завязи на образцах наблюдалось с 12 по 16 мая, массовое созревание плодов - 10-12 августа, а у отдельных форм в середине сентября, и сохранялись в течение длительного времени в зимний период (образец № 9, №10, №12, №13). Окончание ростовых процессов 16-18 июля, конец вегетации — вторая-третья декада октября.

Зимостойкость является важным показателем, определяющим возможность выращивания декоративной яблони в конкретных климатических условиях (Ахматов, 1968). Для оценки зимостойкости образцов проводили полевые наблюдения (2008-2011 гг.). Растения,

возделываемые в условиях степной зоны Южного Урала, подвергаются воздействию естественных стрессовых факторов холодного периода года. Полученные растениями повреждения оценивались ежегодно по итогам перезимовки с наступлением вегетации (определяли подмерзание 1- 2 - 3 -летних побегов, цветочных почек, коры штамба и скелетных ветвей, древесины), на основании этих данных определяли общую степень подмерзания (Таблица 1).

Таблица 1

Общая степень подмерзания яблони

(в среднем за 2008-2011 гг.)

Степень подмерзания Образцы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Подмерзание 1-летних побегов 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Подмерзание 2-3-летних побегов 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Подмерзание цветковых почек 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Подмерзание коры штамба 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

Подмерзание юры скелетных ветвей 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

Подмерзание древесины 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Итого 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 0 0

Наблюдения подмерзания и анализ метеорологических данных за период

2008 - 2011 гг. показал, что минимальные температуры воздуха (2008 г. -31°С; 2009 г. - 35°С; 2010 г. - 34°С; 2011 г. - 35°С) не повредили наблюдаемые образцы. На растениях существенных повреждений не отмечено, за исключением образца № 11 (слабое подмерзание), у которого после зимы

2009 года стали отмечаться слабо выраженные признаки угнетения.

У образцов № 3, № 4, № 7, № 8, № 10, № 11, № 12 проведены исследования по определению повреждений древесины после зимних периодов 2006-2011 гг. Секатором срезались ветви 6 - летнего возраста и по годичным кольцам определяли наличие повреждений. Подмерзания

древесины за период 2006-2011 гг. не обнаружено ни у одного образца.

Засухоустойчивость. Отношение растений к обезвоживанию и перегреву является актуальным для степной зоны Южного Урала, как зоны неустойчивого увлажнения, с периодически повторяющимися засухами. Яблоня здесь чаще всего страдает от недостатка влаги в летний период. От степени влажности почвы и воздуха зависят не только рост и нормальное плодоношение растений, но и зимостойкость, а также накопление органического вещества. При недостатке воды нарушается белковый и углеводный обмен, замедляются процессы фотосинтеза, ухудшается состояние растений (Ахматов, 1976; Любимов, 1988). Определение засухоустойчивости проводили полевым методом: отмечали повреждения листьев, их тургор и осыпание. Оценка повреждений проводилась по учету площади листа, потерявшей жизнеспособность, а также по степени осыпания листьев. Повреждение листьев и их осыпание отмечали раздельно. В процессе исследований 2008-2011гг. не было зафиксировано повреждений листьев ни у одного образца яблони, хотя в 2008 году число дней с относительной влажностью воздуха 30% и ниже составила 99 дней, в 2009 году— 110 дней, в 2010 году— 138 дней, в 2011 году- 70 дней.

Жаростойкость листьев определяли лабораторным методом по методике Мацкого (Таблица 2).

Таблица 2

Жаростойкость листьев яблони

1 нагрева № образца и степень повреждения (%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

+ 50° С

+55° С - - 4,5 - 3,8 - 5,0 - - - - - -

+60° С - 40,5 - - - - - - 39,0 - - 38,4 37,2

+60°С 100 - 100 - 100 100 100 100 - - 100 - -

При определении жаростойкости у образцов яблони были получены следующие результаты: температуру + 50°С хорошо переносят все исследованные образцы, при + 55°С — незначительное побурение листьев (до 5%) отмечено у образцов № 3, № 5, № 7. Полная гибель листа отмечалась при температуре +60° С у образцов № 1, № 3, № 5, № 6, № 7, № 8, № И. Более высокую жаростойкость проявили образцы № 2, № 4, № 9, № 10, № 12, № 13

- при + 60° С у них повреждено до 50 % площади листа. Таким образом, удалось выяснить, что листья изучаемых образцов яблони имеют среднюю и

Г-Т-ТТ?та '*'ЯППГТПЙТ<ГПСТК.

Наши исследования показали, что отмеченные образцы яблони достаточно адаптированы к условиям произрастания и отличаются устойчивостью к температурным стрессам и дефициту влаги.

Бно,морфологические особенности исследуемых образцов яблони. Дано описание биоморфологических особенностей и жизненного состояния 13 образцов яблони: строение, ритм сезонного развития, особенности роста и плодоношения. ,

В условиях городской среды древесные растения находятся под постоянным влиянием негативных факторов: изменение экологических условий, промышленное загрязнение атмосферы, повышенные антропогенные нагрузки вызывают ухудшение общего состояния растений и снижают их биологическую устойчивость. Часть образцов яблони произрастают на оживленных улицах города Оренбурга (образец № 4, № 6, №

8, № 12, № 13). Эти места характеризуется повышенным потоком транспорта

и, следовательно, растения испытывают нагрузку от токсичных выбросов, образующихся при эксплуатации автомобилей. Оценка жизненного состояния образцов яблони проводилась визуально в период вегетации (Таблица 3 ).

Оценка жизненного состояния образцов яблони (по методике Алексеева В. А. (1989))

Категория жизненного состояния № образца

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Здоровое растение (I)

Отсутствуют признаки угнетения, рост и развитие хорошее + + + + + + + + + + - + +

Густота кроны обычная для данного вида + + + + + + + + + + - + +

Отсутствуют, либо единичны внешние повреждения кроны, ствола, усыхающие побеги + + + + + + + + + + - + +

Листья имеют типичную для вида окраску. Повреждения и заболевания отсутствуют, либо незначительные + + + + + + + + + + — + +

Отсутствие, либо единичные проявления вредителей + + + + + + + + + + - + +

Поврежденное (ослабленное растение) жаростойкость (II)

Слабо выраженные признаки угнетения, замедление роста и развития +

Густота кроны снижена на 30 % - - - - - - - - - - + - -

В верхней части кроны присутствует до 30 % мертвых и (или) усыхающих побегов +

Повреждено по различным причинам до 30 % поверхности листьев +

Незначительное заражение насекомыми — вредителями +

Сильно поврежденное (сильно ослабленное) растение (III)

Отмирающее (усыхающее) растение (IV)

Итого категория I I I I I I I I I I II I I

Жизненное состояние всех образцов яблони характеризуется как здоровое, за исключением образца № 11, которое характеризуется как поврежденное (ослабленное растение). У этого растения заметны слабо выраженные признаки угнетения, снижена густота кроны, в верхней части кроны присутствуют усыхающие побеги, повреждена поверхность некоторых листьев и отмечено незначительное заражение насекомыми - вредителями.

Накопление тяжелых металлов в плодах. Изучение содержания тяжелых металлов (ТМ) в культурных растения* а&^альнс, так растсипл являясь продуцентами, составляют основной уровень в пищевой цепи любого биоценоза. Накопление ТМ в растительных организмах приводит к их накоплениюв пищевой цепи и может вызвать тяжелые заболевания человека и животных, которые формируют консументный блок (Кин, Чикенева, 2006). Почвы населенных пунктов и прилегающих к ним территорий Оренбургской области, согласно данным технического отчета (Юрова, Полякова,2009), зачастую загрязнены свинцом, никелем, медью, цинком, кобальтом и другими ТМ. Имеются многочисленные сообщения, что плоды и ягоды при определенных условиях могут поставлять ТМ в организм человека (Абызов, 2008, Кузнецов, Голышкин, 2006, Кулагин, 1985, Мотылева, 2000, Мотылева, Голяева, 2008, Мудрый, 1997, Фролов, 2007, Чулджиян, Кирвета, 1988). Целью наших исследований являлось выявление особенностей накопления ТМ в плодах яблонь, произрастающих на улицах и скверах города Оренбурга.

В качестве объекта наших наблюдений были выбраны насаждения яблони по проспекту Победы, между перекрестками улиц Монтажников и Автоматики. Это место характеризуется повышенным потоком транспорта и расположением в определенной близости к промышленным предприятиям. По данным Тафеевой Е.А. (2006) на участках вдоль автомобильных магистралей отмечается повышенное содержание кадмия (в 1,8 раза по

сравнению с условно чистой пашней).

В сквере, премыкающем непосредственно к проспекту Победы, на расстоянии 10-12 м от проезжей части дороги, произрастает дикая яблоня (сеянцы ранетки (М. Ьасса1а уаг. шасгосагра ВогкЬ)). Год посадки 1981-1985 гг. (Балыков, 2008), высота насаждений 5-6 м. Насаждения находятся в хорошем состоянии. Ежегодно отмечается урожай в пределах 15-20 кг/дерево. Плоды массой от 5-6 до 10-12 г имеют привлекательный вид с кисло-сладким вкусом. В течение двух лет в период полной зрелости плодов (сентябрь) собирали плоды с дерева и отбирали образцы почвы с глубины 0-10 см.

У исследоуемых образцов яблони наибольшее загрязнение тяжелыми металлами отмечается в плодах образца № 6. По некоторым металлам (Сг, Си) значения ПДК превышены в десятки раз. В других образцах (№ 1, № 5) содержание ТМ находится ниже значения ПДК и близко к нему.

Необходимо отметить, что высокое содержание металла в почве не всегда способствует накоплению его в плодах, что было отмечено для С<3, №, Сг, Мп, Ре. В тоже время, низкое содержание Си в почве не ограничивает ее накопление в плодах (Мотылева, 2000). Так, Сс1 в образцах почвы обнаружено

0,345 мг/кг, а в образцах плодов от 0,025 (№ 3) до 0,071 (№ 6) мг/кг; N1 в почве - 9,97 мг/кг, в плодах от 0,19 (№ 1) до 4,53 мг/кг (№ 6); Сг в почве 12,22 мг/кг, в плодах от 0,20 (№ 1) до 3,93 (№ 6) мг/кг; Мп в почве 281,9 мг/кг, в плодах от 2,21 (№ 5) до 55,51 (№ 6) мг/кг; Ре в почве 210,8 мг/кг, в плодах от 17,55 (№ 1) до 41,3 (№ 2) мг/кг; Си в почве 1,75 мг/кг, в плодах от 9,75 (№ 1) до 51,46 (№ 4) мг/кг (Таблица 4).

В плодах этих же образцов определяли биологически активные соединения (Таблица 5).

Наибольшее количество сухого вещества содержалось в образцах № 4 и

№ 5 и составляло 37- 47 % массы. Наименьшее содержание сухого вещества

отмечено в образце № 2 и контрольном — 17,8 - 23,1 %. Высокое содержание

сахаров отмечено в контрольном образце - 29,2 % от сухого вещества, низкое

в образце № 4 - 15,2 %. Жиров больше наблюдалось в образцах № 6 и № 1 -

14

4,3 и 3,5 %, меньше их было в образце № 2 - 2,0 %. Наибольшее количество аскорбиновой кислоты (витамин С) отмечается в образце № 1 - 25,8 мг на 100 г сырого вещества и наименьшее - в контрольном варианте -15,2 мг.

Таблица 4

Содержание подвижных форм тяжелых металлов в плодах и почве

г. Оренбурга (2008-2009), мг/кг сухого вещества

№ п/п Образец плодов I класс опасности II класс опасности III класс опасности

РЬ — £Л\ л л„ \т; Гг Ре \Лп

1 №1 0,09 9,06 0,065 9,75 0,19 0,20 17,55 6,55

2 №2 0,11 5,13 0,054 22,65 0,48 0,27 41,3 7,54

3 №3 0,90 3,82 0,025 18,62 0,26 0,31 24,7 7,48

4 №4 0,78 9,77 0,045 51,46 0,33 0,25 24,1 4,88

5 №5 0,53 6,74 0.026 12,70 0,35 0,44 20,8 2,21

6 №6 1,63 17,73 0,071 45,31 4,53 3,93 24,1 55,51

7 котроль не обн. 1,1 0,03 1,87 0,5 0,08 10,64 0,2

почва(сквер Победа) 5,58 36,03 0,345 1,75 9,97 12,22 210,8 281,9

ПДК плодов 0,4 1,0 0,03 1,0 0,5 0,1 50,0

ПДК почвы 6,0 23,0 0,3 3,0 4,0 6,0 3800* 140,0

* для сравнения уровня загрязнения почв железом использовалось его фоновое

содержание в почвах Южного Урала

Содержание биологически активных соединений в плодах (% на воздушно-сухое вещество)

№п/п образец Сухое вещество % Сахара % Жиры % Аскорбиновая кислота мг/100 г

1 №1 (Победа, сквер) 27,80 21,6 3,48 25,8

2 №2 23,10 25,2 1,98 17,9

3 №3 29,17 17,5 2,54 15,9

4 №4 47,40 15,2 2,50 17,8

5 №5 36,84 16,8 2,49 18,7

6 №6 24,6 22,0 4,27 21,8

7 контроль 17,86 29,2 3,12 15,2

Таким образом, полученные результаты по аккумуляции ТМ и биохимических соединений в плодах различных форм яблони, говорят об индивидуальной избирательности каждого генетически самостоятельного вида. По предварительным наблюдениям, накопление ТМ в образце № 6 коррелирует с липидными соединениями этого же образца.

Результаты размножения, в задачи исследований входило изучение различных способов размножения образцов яблони (окулировка и весенняя прививка), а также выявление лучших подвоев, пригодных для выращивания саженцев яблони (Таблица 6). Вегетативное размножение обеспечивает высокую однородность потомства (Коровин,1979). Размножение лучших сортов и видов декоративных яблонь с помощью прививки позволяет сохранить качества сорта и получить значительное количество деревьев с одинаковыми свойствами, что важно для зеленого строительства населенных пунктов.

Приживаемость образцов яблони при различных способах размножения (в среднем за 2008 - 2011 гг.)

Образец Окулировка (%) Весенняя прививка (%)

Клоновый подвой (Урал 5) Семенной подвой (китайка) Клоновый подвой (Урал 5) Семенной подвой (китайка)

№ 1 7 и,4 66,0 ос п 77 8

№2 72,4 68,6 87,0 78.1

№3 74,5 62,8 83,1 72,

№5 86,0 73,0 95,0 81,2

№6 83,1 66,0 87,4 78,7

№7 72,2 79,0 89,8 83,4

№9 75,0 70,2 88,2 80,6

№ 10 86,6 70,3 91,1 79,4

№11 72,6 65,0 84,5 73,8

Среднее 76,9 61,3 87,9 77,9

В качестве привойного материала были использованы образцы яблони обнаруженные на территории города Оренбурга и области. Прививки проводились в первом поле питомника. Использовалась весенняя прививка черенком и окулировка вприклад глазком (Трунов, 1997, Солонец, 1987). Возраст привоя - одногодичный. Черенки для летней прививки глазком заготавливались непосредственно перед окулировкой. Побеги срезались секатором и сразу же удалялись листовые пластинки. Черенки к месту прививки доставлялись в упаковке исключающей иссушение. Прививки проводились: весенняя - первая декада мая, окулировка - конец июля-начало августа 2008 - 2011 гг. Саженцы высажены на территории питомника ботанического сада Оренбургского государственного университета.

Средняя приживаемость за период 2008 - 2011 гг. составила: при окулировке на клоновый подвой 76,9 %, на семенной подвой - 61,3 %. При весенней прививке на клоновый подвой - 87,9 %, на семенной - 77,9 %.

Несколько ниже приживаемость при окулировке объясняется тем, что в 2010 году на момент ее проведения максимальная температура воздуха составляла +39°С, температура на поверхности почвы + 60°С при относительной влажности воздуха 30 %.

Окулировка дикорастущих видов яблони из коллекции БС МГУ, проводилась в оптимальные сроки для нашего региона. Приживаемость по разным формам составила от 0 до 90,0 %, что связано с качеством исходного материала. Весенняя прививка показала, что приживаемость различных видов яблони от 0 до 60,0 %. Это объясняется тем, что черенки заготавливались в конце зимнего периода и оказались со значительными повреждениями.

В ходе исследований провели изучение особенностей силы роста у сорто-подвойных комбинаций декоративной яблони. Определяли высоту прироста саженца, увеличение диаметра штамба и начало цветения и плодоношения. Исследованиями установленно: яблони, привитые на

вегетативный подвой, начинают цвести и плодоносить через два года после проведения прививки, а у привитых на семенной подвой цветение в течение такого же периода не наблюдалось. Диаметр штамба и высота саженцев на семенном подвое больше, нежели на вегетативном. Сравнивая

морфометрические характеристики однолетних саженцев, привитых на клоновые и семенные подвои, можно сделать вывод, что деревья, выращенные на клоновом подвое Урал 5, имеют сдержанный рост и компактную крону. Саженцы, привитые на семенной подвой, уже в

однолетнем возрасте имеют высоту на 0,26 м больше и диаметр штамба увеличенный в 1,5 раза по сравнению с саженцами на клоновом подвое.

В зависимости от объектов озеленения, можно высаживать саженцы

определенных размеров, т.к. от этого зависит архитектурно -

пространственный эффект. Используя разные формы вегетативных и

семенных подвоев (карлики, полукарлики) можно задавать размеры дерева.

Яблони, выращенные на карликовых подвоях (Урал 1, К 2), имеют высоту до

18

2,5 - 3,0 м, на полукарликовых подвоях (Урал 5, Урал 3) - до 3,0 - 5,0 м, на сильнорослых семенных и вегетативных подвоях ( китайка, ранетка, Урал 8, 70-20-20) - 8,0 - 10,0 м. Для массивных городских посадок (аллеи, парки и скверы) целесообразно использовать яблони выращенные на семенном подвое. Для частных приусадебных участков, и там где нежелательна посадка высоких деревьев, возможно использование декоративных яблонь, выращенных на карликовых подвоях, а также виды яблони с плакучей формой кроны.

Характеристика растений-иш роду центе:; п процесс" акклиматизации. Оценка перспективности растений для интродукции. Нами разработанй диагностические таблицы, которые были представлены и получили положительную оценку на Всероссийской научной конференции с международным участием «Ботанические сады в современном мире: теоретические и прикладные исследования» (Москва, 2011). Таблицы позволяют составить шифр для каждой интродуцированной особи. По шифру с помощью таблиц можно определить положение, которое занимают растения в акклиматизационном процессе и их состояние. Показатели, определяющие положение интродуцента в акклиматизационном процессе, расположены в числителе, а оценка различных сторон жизнедеятельности растений дана в знаменателе. Характеристика растения в таком виде облегчает проведение фенологических исследований, особенно, когда исследованием охватывается большая группа растений. Например:

И - интродуцент; 5 (лет) - возраст растения; Ц - перенос целого растения; Ап

- получен как N -ый очаг интродукции; Г - способ выращивания: открытый грунт; I - имеются неограниченные возможности получить репродукцию вегетативным размножением; М1 - оценка морозостойкости: растение совсем не повреждено морозом; PH - оценка по ритмам роста: раннее начало роста и позднее окончание; С5 - оценка общего состояния: отличное состояние,

образец № 1

растение совершенно здоровое; Оо - оценка повреждения листьев при засухе и высоких температурах: отсутствие осыпания; У2 - оценка устойчивости к городским условиям: растение адаптировано; Д4 - оценка наивысшей степени декоративности: растение декоративно в течение вегетационного периода; Б4 - оценка подверженности и устойчивости к основным болезням и вредителям: растение устойчиво к основным болезням и вредителям; Лб - оценка использования в озеленении: растение используется во всех видах посадки.

Оценка перспективности для интродукции. По методике П.И. Лапина и С.В. Сидневой (1973) произведена оценка перспективности интродукции растений на основе фенологических наблюдений. Принято семь основных показателей, которые характеризуют состояние и возможность существования этих растений в наших условиях. Дана характеристика наблюдаемым образцам яблони: вполне перспективные, перспективные, менее перспективные, малоперспективные, неперспективные, абсолютно непригодные (Таблица 7).

Таблица 7

Оценка жизнеспособности и перспективности растений по данным

визуальных наблюдений

Показатели Баллы Образцы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

І.Одревеснение побегов

100 % длины 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

2. Зимостойкость

I 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25

3. Сохранение габитуса

Сохраняется 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

4.Побегообразователь ная способность

Высокая 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

5. Прирост в высоту

Ежегодный 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

б.Способность к генеративному

Семена созревают 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25

7.Способы размножения в культуре

Самосев 10 10 10

Искусствен. вегетат. размножение 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 ' *

Итого баллов 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 95 100 100

Перспективность интродукции

вполне перспективные 91-100 + + + + + + + + + + + + +

У всех образцов происходит 100 % одревеснение побегов, наблюдается ежегодный прирост, сохраняется способность к генеративному развитию, отмечается высокая степень зимостойкости (I). По результатам оценки перспективности мы выяснили, что все наблюдаемые образцы яблони являются вполне перспективными для интродукции в населенных пунктах региона.

Эстетические свойства яблони. Для оценки декоративных качеств отдельных экземпляров яблони, нами составлена шкала оценки декоративных качеств яблони (Таблица 8). Максимальное количество баллов по данной шкале, характеризующее декоративность яблони - 36. Среди изучаемых образцов высокодекоративными обозначены яблони набравшие по данной шкале 28 баллов из 36 возможных, декоративными — набравшие 26 - 27 баллов, относительно декоративными — 24 - 25 балов, малодекоративными

— 22-23 балла. Высокодекоративным является образец № 1; декоративными

- образцы № 2, № 9, № 10; относительно декоративными - образцы № 7, № 8, № 5, № 6, № 13, №11; малодекоративными — образец № 3, № 4, № 12.

Шкала оценки декоративных качеств яблони

(использована методика ботанических исследований Банковского Б.Е.)

Признак декоративности Ба лл Образцы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1. Форма кроны:

- естественная 1 1 1 1 1 1 1 - 1 1 1 1 - -

- раскидистая 2 2 2

- плакучая-раскидистая 3 - - - - - - 3 - - - - - -

2. Окраска ствола и побегов

- не декоративная 0 - - 0 0 0 0 - 0 - - - 0 0

- оригинальная 1 1 1 - - - - 1 - 1 1 1 - -

3. Форма и окраска листьев:

3.1 сезонные изменения окраски листьев

- окраска изменяется при распускании листьев 1 1 1

- окраска изменяется осенью 2 2 2 2 2 2 2 2 * * 2 2 2

Интенсивная окраска в течение всего вегетационного периода 3 3 3 3

3.2 осенняя окраска листьев

- преобладают желтые и оранжевые тона 1 " 1 1 1 1 1 1 1 ~ “ * 1 1

-преобладают красные и сизые тона 2 2 2 2 2 “

3.3 форма листовой пластинки

- цельная 0 0 - 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

- рассеченная 1 - 1

4. Цветение:

4.1 сроки цветения

I- II декада мая 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

4.2 продолжительность цветения

- 7-10 дней г 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

4.3 размер цветков

-средние - 2-4см г 2 2 2 - 2 2 - - 2 2 2 2

- крупные -более 4 см 3 - - - 3 - 3 3 3 - - - -

4.4 контрастность окраски бутонов и цветков

- отсутствует 0 - - - 0 - - - - - - - - -

- слабо выраженная 1 1 1 1

- средне выраженная 2 - 2 - - - - - - 1 2 - - -

- выраженная 3 3 - 3 - 3 3 - 3 - - 3 - -

4.5 контрастность окраски цветов и листьев

- средне выраженная 2 - - - - - - - - 2 - - - -

- выраженная 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

4.6 аромат

- отсутствует 0 0 -

- слабый 1 - - 1 - 1 1 1 1 1 1 ] - -

- сильный 2 2 2 - 2 2

5. Плодоношение:

5.1 продолжительность плодоношения

- плоды опадают быстро 1 - - - - - - 1 1 - - 1 - -

- плоды сохраняются до поздней осени 2 2 2 2 2 2 2

- плоды сохраняются в течении зимы 3 3 3 ; " 3 3

5.2 декоративность плодов

- декоративные 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

5.3 контрастность листвы и плодов

- слабо выраженная 1 1

- средняя 2

- выраженная 3 3 3 - 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

итого 28 27 22 23 25 25 24 24 26 27 25 23 25

Селекционная работа. В 2007 - 2010 гг. проводился отбор краснолистных форм яблони среди сеянцев свободного опыления клоновых подвоев 54 -118, Урал 3, Е-56, Р-60 и др. Всего отобрано 93 элитные формы, что составило 4,34% от полученных сеянцев. Из них 44 - высажены на территории ботанического сада ОГУ, остальные - на территории Санатория восстановительного лечения для дальнейшего наблюдения. Из общего количества наблюдаемых образцов выявились 4 формы, представляющие интерес для дальнейшей работы: 2 образца проявляют плакучую форму кроны с зелеными листьями и 2 образца с естественной формой кроны и красноватой окраской листьев, которая сохраняется на протяжении всего

вегетационного периода. Наблюдения за данными образцами продолжаются с целью дальнейшего изучения их декоративных особенностей.

Практические рекомендации использования исследованных образцов яблони в зеленом строительстве. В парках, скверах, на газонах качестве солитеров предлагаем использовать высокодекоративные и декоративные образцы яблони (№ 1, 2, 9, 10). Образцы №

1, 2, 3,4, 5, 6, 8, 9, 10,12, 13 рекомендуем использовать в аллейной посадке. Образец № 7, который имеет плакучую форму кроны предлагается использовать в тех местах, где нежелательна посадка высоких деревьев: под линиями электропередач, газопроводов в частном секторе. В уличной рядовой посадке не целесообразно использовать виды яблони, у которых отмечается раннее опадание плодов (образцы № 4, 7, 8, 11). При этом улицы приобретают неопрятный вид. При посадке в ландшафтной группе предлагаем использовать все образцы яблони: каждый из них имеет свою привлекательность в течении вегетационного периода. Некоторые из них привлекают внимание и в зимний период: образцы № 9, 10, 11 за счет насыщенной бордовой окраски коры, образец № 7 — за счет привлекательной кроны. Кроме того, на образцах № 9, 10, 12, 13 длительное время сохраняются плоды в зимний период времени, что оживляет насаждения, также они являются дополнительной кормовой базой для птиц.

При создании живых изгородей рекомендуем использовать все виды образцов, используя уплотненную посадку.

Выводы

1. Изучаемые образцы яблони адаптированы к условиям произрастания и отличаются устойчивостью к температурным стрессам и дефициту влаги.

2. Все наблюдаемые образцы яблони являются вполне перспективными для внедрения их в населенных пунктах Южного Урала.

3. Показана в целом избирательная способность плодов к аккумуляции тяжелых металлов в городских условиях. Каждая форма обладает своей генетической основой и своей избирательностью по отношению к ТМ.

24

4. Опыт по размножению показал, что все образцы яблони при окулировке и весенней прививке имеют высокий процент приживаемости как на клоновых, так и на семенных подвоях.

5. Целевое назначение ассортимента определяет размеры растений, высаживаемых на объекты озеленения, т.к. от них зависит архитектурнопространственный эффект. Используя разные формы вегетативных и семенных подвоев (карлики, полукарлики, сильнорослые) можно задавать размеры дерева от 2,5 до 10,0 м.

6. Необходимо расширять ассиршмСыТ лблс"" Д.*!" двь-лпятикнпт озеленения, за счет селекции и интродукции из других ботанических садов и научных организаций.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Савин Е.З., Чибилев А.А., Попова О.П., Нигматянова С.Э., Нигматянов М.М. Плодово-ягодные культуры - неотъемлемая часть природного разнообразия степной и лесостепной зон Южного Урала. «Вестник ОГУ» №10, 2009. с. 341347.

2. Нигматянова С.Э. Плодовые кустарники и лиановые культуры - неотъемлемая часть в озеленении населенных пунктов степной зоны Южного Урала // Интродукция растений: теоретические, методические и прикладные проблемы. -Йошкар-Ола: МарГТУ, 2009. с. 351 - 356.

3. Нигматянова С.Э. Виды родов МаЬэ Ь. и РипБ Ь. в озеленении населенных пунктов степной зоны Южного Урала // Интродукция, селекция и средства защиты: материалы международной научной конференции.- Донецк, 2009. с. 126 -130.

4. Нигматянова С.Э., Нигматянов М.М, Стецук Н.П. Особенности проектирования «Сада чувств» на территории ботанического сада ОГУ // Ландшафтная архитектура в ботанических садах и дендрариях.- Москва, 2010. с. 103 — 110.

5. Нигматянова С.Э. Декоративные формы яблони для зеленого строительства // Проблемы устойчивости биоресурсов: теория и практика. - Оренбург, 2010. с. 90-92.

6. Русанов А.М., Савин Е.З., Нигматянова С.Э., Нигматянов М.М., Грудинин

Д.А. Содержание тяжелых металлов в плодах яблони в городских условиях. «Вестник ОГУ» № 1, 2011. с. 148-152. .

7. Нигматянова С.Э. Вегетативное, размножение декоративной яблони в условиях степной зоны Южного Урала //Ботанические сады в современном мире: теоретические и прикладные исследования - Москва, 2011. с. 506 - 508.

8. Нигматянова С.Э. Морфобиологические особенности перспективных образцов декоративной яблони в Оренбурге //Проблемы современной биологии.

- Москва, 2011. с. 57-64.

9. Нигматянова С.Э. Оценка декоративности представителей рода МаЫ в городе

Оренбурге. «Известия ОГАУ» № 3,2011. с. 298-301.

26

Отпечатано в типографии Дома офицеров О.Г.Р.Н. 1035605503746 Формат 60x84 1/16. Бумага офисная. Уел. печ. л. 1 Тираж 100 экз. Заказ 88 г. Оренбург, ул. Пролетарская, 33

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Нигматянова, Светлана Эдвардовна, Оренбург

61 12-3/631

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

БИОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ВИДОВ И СОРТОВ ЯБЛОНИ ДЛЯ ЗЕЛЕНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА НА ПРИМЕРЕ СТЕПНОЙ И ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЮЖНОГО УРАЛА

03.02.01 - ботаника

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук

Савин Е.З.

Оренбург - 2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ............................................................................"..........4

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

ВОПРОСА.........................................................................................8

1.1. Род Яблоня (Malus Mill.), составляющие его виды, географическое распространение и использование...................................................8

1.2. Виды и формы дикой яблони, наиболее важные для зеленого строительства............................................................................12

1.3. Характеристика сортов декоративной яблони российской и зарубежной селекции.................................................................................24

1.4. Интродукция яблони в ботанических садах России и Зарубежья......35

1.5. Насаждения яблони в населенных пунктах...........................................38

1.6 Обзор опыта молекулярных исследований ДНК яблони.....................44

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ, МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ

ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................................46

2.1. Почвенно - климатические особенности Оренбургской области.......46

2.2.Место и объекты исследования................................................47

2.3. Условия проведения исследований............................................48

2.4. Методики исследований.........................................................53

ГЛАВА 3. БИОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДУЕМЫХ ОБРАЗЦОВ ЯБЛОНИ........................................................................64

3.1 Фенологические наблюдения.................................................64

3.2 Оценка зимостойкости.........................................................66

3.3 Оценка засухоустойчивости...................................................67

3.4 Устойчивость различных форм яблони к городским условиям........68

3.5 Изучение различных способов вегетативного размножения декоративных яблонь................................................................74

3.6 Селекционная работа по выявлению образцов яблони, обладающих декоративными качествами........................................................79

3.7 История формирования коллекции дикорастущих видов яблони на территории Ботанического сада ОГУ............................................81

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ-ИНТРОДУЦЕНТОВ В ПРЦЕССЕ АККЛИМАТИЗАЦИИ.......................................................83

4.1 Оценка образцов яблони........................................................83

4.2 Выявление перспективных форм яблони в процессе интродукции...85 4.3. Эстетические особенности яблони..........................................87

ГЛАВА 5

ХАРАКТЕРИСТИКА ОБРАЗЦОВ ЯБЛОНИ...........................................90

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЕКОРАТИВНОЙ ЯБЛОНИ В ЗЕЛЕНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ..........................................112

ВЫВОДЫ....................................................................................117

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...................................118

ПРИЛОЖЕНИЕ................................................................................137

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Род Яблоня (Malus Mill.) включает около 30 видов, распространенных в северном полушарии и большей частью приуроченных к азиатским горным районам. Декоративных форм и сортов яблони в настоящее время насчитывается более 190. Они различаются по габитусу кроны, окраске, форме и размеру листвы, плодов и цветков. Декоративные яблони должны быть максимально адаптированными к условиям произрастания, т. е. устойчивыми к морозу и засухе, выносливыми к загазованности и неприхотливыми к городским почвам. Однако декоративные виды и сорта еще до недавнего времени были чрезвычайно редки в городских посадках и на приусадебных участках. Лишь в последние годы ситуация начала меняться: эта культура появилась в скверах, парках и городских улицах, хотя информации о сортах и пригодности для российских условий крайне ограничено (Седина, 2010). В условиях резко-континентального климата степной зоны Южного Урала различные формы и сорта декоративных яблонь изучены недостаточно (Шагапов, 2009).

Использование в озеленении промышленных городов быстрорастущих декоративных видов, форм и сортов растений в настоящее время является актуальным. Эстетические характеристики и показатели растений играют значительную роль в формировании пространственной структуры городских насаждений.

Цветение у большинства видов яблонь обильное. Цветовая гамма охватывает оттенки от белого до интенсивно - розового. Особой красотой во время бутонизации и массового цветения выделяются виды с оттенками розового и карминового цвета.

Также весьма декоративны яблони в фазе плодоношения. У

мелкоплодных форм длительность фазы плодоношения не менее месяца. У

многих яблонь плоды удерживаются на ветвях после опадения листвы и

4

эффектно выглядят на фоне выпавшего снега. Размер плодов - от ягодного ( не более 8 мм в диаметре) до размеров китайки (15 - 20 мм и более). Гамма окраски плодов - от зеленых через все оттенки жёлтого и красного до, почти, бордового. Осенняя окраска листьев от светло - зеленых до буро -антоциановых.

Большое разнообразие морфологических признаков, определяющих декоративный эффект, делает многие виды и сорта яблони красивыми практически круглый год. Декоративные мелкоплодные яблони издавна были популярны у садоводов-декораторов и сейчас становятся более востребованными: их все чаще используют в зеленом строительстве при оформлении садов и парков, клумб в городах и поселках (Закотенко, 2007).

Цель исследования. Изучить биологические, экологические и морфологические особенности роста и развития, способы размножения декоративных форм и сортов яблони. Поставленные задачи:

1. Изучить видовой и сортовой состав яблонь, используемых в озеленении и выявить среди них формы проявляющие высокие декоративные качества.

2. Изучить биоморфологические особенности выделенных образцов.

3. Выявить степень устойчивости яблони к неблагоприятным факторам внешней среды и успешность их адаптации к условиям региона.

4. Дать характеристику изучаемым объектам, как растениям - интродуцентам, в процессе акклиматизации.

5. Изучить способы вегетативного размножения декоративных яблонь: весеннюю прививку черенком в расщеп и летнюю окулировку глазком в приклад

Научная новизна. Проведена комплексная оценка 13 форм и сортов

яблони по биоморфологическим особенностям. Выделены наиболее

перспективные из них для применения в зеленом строительстве населенных

5

пунктов Южного Урала.

На основании адаптационных особенностей исследуемых объектов дана характеристика их морозо - и засухоустойчивости, изучена способность плодов к аккумуляции тяжелых металлов в городских условиях.

Изучены особенности размножения, выделены декоративные качества наблюдаемых образцов. Полученные сведения стали основой для разработки рекомендаций по выбору перспективных видов и сортов яблони для зеленого строительства в регионе.

Практическая значимость и реализация результатов исследования. Сформулированные научные положения и выводы могут найти применение в работе проектных организаций, предприятий городского коммунального и зеленого строительства по повышению эстетических, санитарно-гигиенических условий городской среды и жилища, при ведении зеленого хозяйства в населенных пунктах региона. Полученные результаты могут быть использованы в научных целях и внедрены в практику преподавания биологических дисциплин в образовательных учреждениях.

Личный вклад соискателя. Диссертация является завершенной научной работой, которая выполнена автором в течение 2008-2011 гг. Автором проведен анализ литературных источников; самостоятельно осуществлен отбор материала для исследования; выполнены полевые эксперименты и лабораторные исследования; проведен анализ и обобщение полученных результатов, теоретическое обоснование материала. Лабораторные исследования проведены на кафедре общей биологии химико-биологического факультета Оренбургского государственного университета. Подбор методик и обработка материалов выполнены лично автором. Права соавторов коллективных публикаций не нарушены.

Апробация работы. Основные положения диссертационного

исследования были доложены на II Международной научной конференции

«Интродукция, селекция и защита растений» (Донецк, 2009), Международной

конференции «Интродукция растений: теоретические, методические и

6

прикладные проблемы» (Йошкар-Ола, 2009), Международной конференции «Ландшафтная архитектура в ботанических садах и дендрариях» (Москва, 2010), IV Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии Южного Урала» (Оренбург, 2009), III Международной научно-практической конференции «Проблемы устойчивости биоресурсов: теория и практика» (Оренбург, 2010), Всероссийской научной конференции с международным участием «Ботанические сады в современном мире: теоретические и прикладные исследования» (Москва, 2011), II Международной научно-практической конференции «Проблемы современной биологии» (Москва, 2011).

Публикации материалов исследований.

По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, включая 3 работы в реферируемых изданиях «Вестник ОГУ», «Известия ОГАУ», рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура диссертации.

Диссертационная работа изложена на 153 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 5 глав, выводов и предложений. Содержит 29 таблиц, 22 рисунка. Список используемой литературы содержит 209 источников, из них иностранных 22, в приложении имеется 7 таблиц.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1 Род Яблоня, составляющие его виды, географическое распространение и использование.

Трудно переоценить положительную роль насаждений в оздоровлении окружающей среды, улучшении микроклимата, сохранении почв и влаги (Рубаник, Черкасов, 1971; Колесников, 1974; Горышина, 1979; Балина, 2001). В задачу экологии входит разработка методов восстановления биоресурсов, научное обоснование интродукции и акклиматизации растений (Акимова, Хаскин, 1998; Бахтеев, 1970). Создание насаждений различного целевого назначения определяет актуальность интродукции древесных растений в различные регионы России, в т. ч. представителей сем. Rosaceae Juss. - прежде всего яблони (Malus Mill.) (Лапин, 1973, 1974, 1975; Любимов, Зиновьев, 2002; Машкин, 1971; Абаимов и др., 2007; Авдеев, 2010). В настоящее время накоплен значительный объём фактического материала по вопросам интродукции растений (Лапин, 1983). Теоретическим вопросам переселения растений, их акклиматизации и натурализации посвящены многочисленные исследования Н.И. Вавилова (1926, 1935, 1940, 1965), Ф.Н. Русанова (1950, 1972, 1974), М.В. Культаисова (1953) и других ученых. Исследователями были предложены разные подходы, методы и практические рекомендации в этом направлении (Мауг, 1909; Кормилицын, 1960, 1977; Головкин, 1986 и др.).

Разработка эффективных методов и практических рекомендаций по интродукции растений в разные регионы России остается актуальной (Андреев, 1984; Таренков, 1984; Видякина, 2009; Мамаев, 1984; Кулагин, 1985; Лапин, 1979). До настоящего времени она чаще всего проводится методом проб и ошибок, т. е. испытанием растений в районе интродукции с последующим отбором перспективных видов. Такое заключение обосновано анализом многолетних результатов введения древесных растений в различные

климатические зоны России и сопредельных государств (Ахматов, 1976; Гурский, 1957; Лапин, 1975; Смирнов, 1967,1985).

Использование накопленного опыта по интродукции в соседних регионах позволяет ускорить процесс разработки перспективного ассортимента растений (Головкин, 1986; Любимов 1988; Рогулева, 2009; Савельев, 1998). В периоды исследований большое внимание уделялось вопросам изучения адаптации растений к отрицательным экологическим факторам среды обитания. Изучался водный режим растений, их толерантность к почвенной и атмосферной засухе, к высоким летним и низким зимним температурам (Алексеев, 1937; Аникеев, 1963; Антипов, 1971; Альтергот, 1978; Бессчетнов, 1980; Генкель, 1970, 1971,

1975, 1978; Гусев, 1970; Смирнов, 1970; Петухова, 1981; Петровская - Баранова, 1983; Farkas, 1955; Huber, 1956). Засухоустойчивостью, водным режимом и жароустойчивостью растений занимались H.A. Максимов (1926) и другие ученые (Цельникер, 1955; Петинов, Молотковский, 1957; Тарабрин, 1969, Варасова, Шустова, 1969, Удовенко, Олейникова, Кожушко, 1970, Смирнов 1972, 1977, 1982, 1986, Александрова, 1975; Сатарова, 1975, 1978; Ахматов,

1976, 1983). Вопросам реакции на абиотические факторы среды, физиологии и биохимии растений, при их интродукции посвящены работы многих зарубежных исследователей (Monfort, 1926; Mothes, 1928; Linde 1954; Beftink, 1955; Catsky, 1960; Bierhnizen, 1962; Kuiper, 1972; Atalla, Victor, 1978). Засухоустойчивости плодовых растений посвящены работы Г.Н. Еремеева (1965, 1969), Кузнецова (2008). Вопросами морозоустойчивости и зимостойкости интродуцентов, в т.ч. и яблони, занимались П.И. Лапин и М.С. Александрова (1975), И.И. Туманов (1979), К.А. Ахматов (1968).

Немаловажное значение имеет изучение солевыносливости и водного

режима растений (Дробов, 1942, 1950; Жемчужникова, 1949, 1950, 1951; Шахов,

1951, 1956; Мигунова, 1976, 1978; Смирнов, 1975; Hayward, Wadleigh, 1949;

Greenway, 1965, 1973; Karmarkar, Joshi, 1968; Janes, 1968; Coy, Parsons, 1974;

Dwivedi, Bal, Qadar, Joshi, 1982; Glenn, O leary, 1984; Karadge, Chavon, 1983;

Kumar, 1984; Martin, Bingham, 1954) Например, Ф.И. Иванов (1967, 1974),

9

A.C. Иванова (1973) занимались сравнительным анализом солевыносливости яблони в Присивашье Крыма.

При репродукции деревьев и кустарников и эффективном их внедрении в культуру большое значение имеет разработка и внедрение перспективных технологий выращивания посадочного материала (Фирсова, 1955; Фимкин, 1965; Ершов, 1971; Шутов, 1977; Роберте, 1974; Белостоцкий, 1979; Едранов, Некрасов, 1985; Балина, 2001; Любимов, Зиновьев, 2002).

В процессе интродукции яблони, как и других растений, обязательно соблюдение профилактических мероприятий во избежание заноса карантинных вредителей и болезней; организация участков и питомников для поступающего нового посадочного материала (Синадский, 1967; Скопина, 1969; Прокашева, 1983; Артюховский, Харченко, Быков, Арефьев, 1994).

При изучении ответных реакций интродуцента на действие экологических факторов и метеорологических факторов (Бабушкин, 1953), необходимы фенологические наблюдения (Бейдеман, 1974).

Род Яблоня (Malus Mill.) объединяет около 30 видов, растущих в основном в Северном полушарии. Дикорастущие виды занимают обширный очаговый ареал. В основном они растут в центральной части Азии (Копетдаг, Гиндукуш, Тянь-Шань, Кунь Лунь, Алтай и др.), в Европе (Альпы, Карпаты, Кавказ и др.), и в Северной Америке (Кордильеры, Аппалачи и др.). Ареал культурной яблони, благодаря деятельности человека, более широк: она растет севернее 60° с. ш. (Норвегия, Финляндия, Карелия и др.), в тропиках (предгорная и горная зоны Венесуэлы, Колумбии, Эквадора, Боливии, Индонезии и др.) и во многих районах южного полушария (центральная и южная части Южной Америки, Южная Африка, Австралия, Новая Зеландия и др. в зоне от 20 до 45°ю. ш.). Однако наиболее успешной ее культура считается в умеренной зоне, а также в предгорных и горных районах субтропической зоны. На основании исследований, проведенных в Европе, установлена линия, проходящая через районы, расположенные на высоте не более 1000 м над

уровнем моря, где всего 100 час. в год наблюдается температура 7°С и ниже.

10

Эта линия проходит по южной границе Франции, северным районам Италии, южной границе Югославии и Болгарии до проливов Босфор и Дарданеллы. Южнее ее выращивание яблонь затруднено из -за недостатка низких температур в период покоя. Наиболее благоприятны для культуры яблони центральные и северные районы Европы (Витковский, 2003).

Яблоня лесная (М. sylvestris), ее подвид яблоня ранняя (M. s. ss. praecox) и яблоня восточная (M. orientalis) распространены в Европе; яблоня Сиверса (M. sieversii) с подвидами яблоня киргизская [subsp. kirghisorum (Theod. et Fed.) Likh.] и яблоня туркменская [subsp. turkmenorum (Jus. et M. Pop.) Likh.] растут в республиках Центральной Азии. Яблоня ягодная (М. baccata) с подвидами, яблоня маньчжурская [subsp. mandshurica (Кот.) Likh.], яблоня сахалинская [subsp. sachalinensis (Juz.) Likh.] и яблоня Жуковского [subsp. zhukovskyi (Ропот.) Likh.] произрастают в Восточной Сибири, а подвиды яблоня гималайская [subsp. himalaica (Maxim.) Likh.] и яблоня сиккименская [subsp. sikkimensis (Wenz) Likh.] — в Индии. Яблоня тайваньская (M. formosana), яблоня Пратта (M. prattii), яблоня Торинго (M. toringo) с подвидом яблоня Саржента [subsp. sargenti (Rehd.) Likh.] распространены в Японии и Китае. Яблоня венечная (М. coronaria) с подвидом яблоня айовская [subsp. loensis (A. Wood) Likh.] растут в Северной Америке (Лихонос, 1974).

В Центральной и Восточной Азии, особенно в Японии, давно введены в культуру представители вида M. spectabilis из Северного Китая, а также формы М. prattii и M. halliana. В северном и северо - западном Китае культивируются местные формы яблони азиатской [M. asiatica, или M. prunifolia var. rinki (Koidz.) Rehd.] ( Таблица 1 приложения).

В происхождении североамериканских крэбов участвовали виды М.

coronaria, M. rivularis Room. (M. fusca), M. pallasiana Juz. В создании

культурных сортов участвовали: яблоня маньчжурская, яблоня гималайская,

яблоня сиккименская