Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Эколого-биологическое обоснование технологии подготовки семян орехоплодных пород к посеву

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Эколого-биологическое обоснование технологии подготовки семян орехоплодных пород к посеву"

На правах рукописи

1С ' г-,".

МАЛЫШЕВА Зинаида Георгиевна

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН ОРЕХОПЛОДНЫХ ПОРОД К ПОСЕВУ

(на примере Ростовской области)

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

06.03.01 - Лесные культуры, селекция и семеноводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Новочеркасск - 1998

Работа выполнена в Новочеркасской государственной мелиоративной

академии (НГМА)

Научный руководитель: кандидат сельскохозяйственных

наук, профессор А.А.Кулыгин

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор,

СИДОРЕНКО В.Г. кандидат сельскохозяйственных наук, доцент КОРНИЕНКО H.A.

Ведущая организация: Ростовское управление лесами

Защита состоится " 9 " октября 1998 г. в 12 час, на заседании диссертационного совета К 120.76.01. в Новочеркасской го сударственной мелиоративной академии по адресу:

346428, г. Новочеркасск, Ростовской области, ул. Пушкинская, 111, ауд. 236.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГМА.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатьк предприятия, просим направлять ученому секретарю диссертационноп совета.

Автореферат разослан " 1 " сентября 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к. е.- х. н., профессор, Заслуженный мелиоратор РФ

Г.Н. Мартыненкс

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Представители рода Juglans — орех маньчжурский (Juglans manshurica Maxim.), орех черный (Juglans nigra L.), орех серый (Juglans cinerea L.), орех сердцевидный (Juglans cordiformis Мах) имеют большое хозяйственное значение, способны выполнять роль биологических фильтров и улучшать экологическую среду. Однако, широкое внедрение перечисленных видов орехов в защитное лесоразведение, садово-парковое строительство и озеленение Ростовской области затруднено в связи с недостаточным количеством посадочного материала, т.к. семена орехов обладают глубоким покоем и подготовка их к посеву связана с определенными трудностями. Изучение морфологических и физиологических особенностей формирования плодов орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного, собранных на коллекционном участке Ростовского ботанического сада, и разработка новых эффективных технологий подготовки семян этих видов орехов к посеву позволяет решить эту задачу.

Цель и задачи исследования. Изучить морфологические и физиологические особенности водного режима и прочности эндо-карпа плодов орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного в процессе формирования, определить сроки наступления физиологической спелости (зрелости) у семян перечисленных видов орехов, разработать и экономически обосновать эффективные технологии подготовки семян орехов к посеву.

Научная новизна изучены закономерности развития плодов орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного в условиях юга России. Установлена динамика изменения размеров, массы и влажности плодов, прочности эндокарпа у перечисленных видов орехов. Впервые изучена динамика накопления "сырого жира" и белка в плодах ореха сердцевидного на разных этапах формирования в условиях Ростовской области. Определены сроки полного формирования зародышей и их способность к прорастанию у принятых к исследованию видов орехов. Установлены сроки наступления физиологической спелости (зрелости) семян. Разработаны и испытаны новые эффективные технологии подготовки к посеву семян четырех видов орехов, собранных в фазе физиологической спелости (зрелости) и доказана целесообразность сбора семян орехов в этой фазе для работ, связанных с выращиванием посадочного материата.

Практическая значимость работы заключается в том, что на основе проведенных исследований предложены научно-обоснованные сроки сбора плодов орехоплодных в фазе физиологической спелости (зрелости) и разработаны эффективные технологии подготовки к посеву семян орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного с применением принудительного насыщения в вакууме в растворах физиоло-

гически активных веществ, обеспечивающих увеличение выхода сеянцев и улучшение их качества.

На защиту выносятся: — исследование морфологических и физиологических особенностей формирования плодов орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного; — технологии предпосевной обработки семян разных видов к посеву, собранных в фазе физиологической спелости.

Личный в к л а д . В диссертации изложены результаты работы, полученные лично автором при проведении лабораторных и производственных опытов. Проведено комплексное изучение формирования плодов четырех видов орехов, что позволило установить сроки наступления их физиологической спелости и сбора семян. Разработаны технологии подготовки семян к посеву с применением современных методов воздействия (принудительное насыщение в вакуумной установке физиологически активными веществами, воздействие УВЧ-поля и др.) с последующей математической обработкой на ПЭВМ.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на конференции молодых ученых и студентов (Новочеркасск, 1989), заседании ботанического общества Ростовского государственного университета (Ростов-на-Дону, 1990), научно-технической конференции, посвященной 200-летию Лесного Департамента России (Новочеркасск, 1998). Изданы и внедрены в производство рекомендации "Выращивание ореха черного в Ростовской области" (1992 г.).

Публикации. Основные положения работы изложены в семи научных статьях, опубликованных ВИНИТИ и в сборниках научных трудов НГМА.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, предложении производству, списка использованной литературы из 151 наименования, в том числе 39 иностранных и приложений. Общий объем диссертации 197 страниц, в том числе 37 рисунков, 30 таблиц и 19 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена изучению культуры орехов в России. Отмечен значительный вклад ряда отечественных авторов (Вехов Н.К., Щепотьев Ф.Л., Алентьев П.Н., Яблоков A.C., Демьянов В.Д. и др.). Интродукция орехов в Ростовской области осуществлена в начале 30-х годов. Изучением орехоплодных в области занимались Н.С. Плотников, С.Ф. Бессарабов, Б.И. Перевертайло, Т.С. Гниненко, A.A. Кулыгин, В.И. Саенко, Е.Л. Бойченко, A.C. Жерновой, H.A. Корниенко и др. В настоящее время, кроме Ростовского ботанического сада, орехи маньчжурский, черный, серый произрастают в дендрарии Донского учебно-опытпого

лесхоза. Самое широкое распространение в Ростовской области получил орех черный. В небольших количествах перечисленные виды орехов используются при озеленении городов Ростовской области (Ростов-на-Дону, Таганрог, Новочеркасск, Волгодонск, Шахты и др.).

Орехи имеют большую площадь поверхности листвы, относятся к среднепылеустойчивым, среднегазоустойчивым породам и при решении вопросов, связанных с экологизацией среды, могут быть рекомендованы для выполнения функции пыле- и газоуловителей — естественных биологических фильтров и при этом не испытывать затруднений в росте. Орехи, как и хвойные породы, выделяют фитонциды, но в отличие от хвойных пород не являются естественными загрязнителями окружающей среды. Широкому введению орехоплодных пород в культуру препятствует недостаточная изученность биологических особенностей роста и развития орехов, механизма глубокого покоя семян и др.

Изучению вопросов причин покоя семян и способам их преодоления посвящено много работ, как у нас в стране, так и за рубежом. Причины, вызывающие покой у разных видов семян разнообразны. Попытки систематизировать многообразие проявлений покоя семян наталкиваются на большие трудности. Наиболее признанной в настоящее время является классификация типов глубокого покоя семян М.Г. Николаевой (1967, 1985), построенная на общности причин, вызывающих покой у тех или иных групп семян, и методов его преодоления. В этой классификации рассматривается три типа покоя.

Экзогенный покой. В этой группе сначала было выделено три механизма торможения прорастания, обусловленные водонепроницаемостью покровов, наличием в околоплоднике ингибиторов, механическим сопротивлением покровов росту зародыша. Сильный экзогенный покой чаще всего наблюдается у семян, заключенных в твердую косточку, которая сильно задерживает прорастание многих плодовых, орехоплодных и других растений.

Эндогенный покой. Виды эндогенного покоя семян тесно связаны с особенностями развития зародыша или строения внутренних покровов. Морфолопгческий покой характерен для некоторых представителей тропической зоны, у которых к моменту их общего созревания зародыш полностью не развивается. У растений умеренных широт морфологический покой сочетается с физиологическим механизмом торможения прорастания (Гургенидзе, 1956; Тахтаджян, 1948; Лодкина,1971). Физиологический покой регулируется балансом ингибиторов-стимуляторов. У ряда семян с физиологическим покоем в процессе стратификации при пониженных температурах было обнаружено повышенное содержание гиббереллина (Веринг, 1966; Коломиец, 1970).

Комбинированный покой. Различные комбинации эндогенного и экзогенного типов представляют комбинированный покой. От-

ветственными за покой у таких семян являются как покровы, так и зародыши. Так у орехов маньчжурского, грецкого, Зибольда и других, покой семян определен как комбинированный, характеризующийся сильным тормозящим действием семенных покровов в сочетании с глубоким физиологическим покоем, вызванным особым физиологическим состоянием зародыша и регулируемым комплексом ингибиторов-стимуляторов, находящимся в самом зародыше.

Несмотря на перспективные исследования на основе открытий последних легг в области биологии, физики, химии, в лесокультурной практике до сих пор используются методы предпосевной обработки семян орехов, основанные на многолетнем опыте: стратификация, ошпаривание и др. Стратификация применима для всех видов орехов, но в зависимости от видов эта операция может иметь свои особенности. Для ореха маньчжурского существует несколько вариантов стратификации: с попеременным замораживанием и оттаиванием (Вехов, 1934; Мисник, 1949), при 0-5 °С в течение 5-7 месяцев (Коломиец и др., 1970). Известны попытки ускорить прорастание семян ореха маньчжурского путем предварительной обработки их кипятком (Мжельский, 1930; Шумилина, 1940). Семена ореха черного для весеннего посева стратифицируют во влажном песке немедленно после сбора при температуре 0-5 °С в помещениях или непромерзающих траншеях. Метод ускоренной подготовки семян ореха черного к посеву предлагают Л.Л. Мольченко и др. (1977). Семена заливают горячей водой (80-90 °С) и оставляют на сутки, затем их помещают в ящики с торфом или чистым речным песком в соотношении (1:2) и держат в прохладном помещении с температурой 10-12 °С в течение 1-1,5 месяца. У ореха серого из-за долгого периода покоя семена стратифицируют с осени, выставляя ящики с семенами на мороз. Промораживание орехов можно проводить только один раз в самом начале стратификации, иначе набухшие семена будут повреждены морозом (Добровольский, 1957). Семена ореха сердцевидного, очищенные от перикарпа, сохраняют в сухом, прохладном помещении с температурой не ниже 5 °С. С середины января семена стратифицируют для весеннего посева. Наиболее целесообразен посев сразу на постоянное место, так как орех сердцевидный плохо переносит пересадку сеянцев (Добровольский, 1957).

Во второй главе приводятся результаты исследований, которые проводились на коллекционном участке орехоплодовых пород Ботанического сада Ростовского государственного университета, в лаборатории кафедры лесных культур лесохозяйственного факультета Новочеркасской государственной мелиоративной академии и в питомнике Ростовского лесхоза. Сбор семян орехов производился на коллекционном участке Ростовского ботанического сада с площади 9,5 га, с материнских деревьев (возраст 43 года) орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного, имеющих высоту 7-8 м и диаметр на высоте груди 15-25 см.

Программой исследования предусматривалось:

— изучение роста разных видов орехов на коллекционном участке;

— исследование морфологии формирования семян и плодов орехов, а также их отдельных частей на различных стадиях развития;

— изучение содержания воды в различных частях семян и плодов на разных этапах формирования как основного показателя физиологического состояния семян;

— определение содержания жира и белка в различных частях семян и плодов ореха сердцевидного на разных этапах формирования;

— изучение прочности покровов семян орехов на разных этапах развития;

— исследование действия метода принудительного насыщения семян водой и биологически активных веществ на прорастание семян орехов;

— изучение роста и развития 1-летних сеянцев орехов в зависимости от способов предпосевной обработки семян;

— разработка производственных рекомендаций по предпосевной обработке семян орехов и выполнение экономического расчета.

Изучение перечисленных вопросов выполнено методами полевых и лабораторных исследований. Таксационная характеристика насаждений делалась на основании общепринятой методики (Анучин, 1977). Для изучения морфологии и физиологии семян образцы плодов орехов разных видов на коллекционном участке брались 15 июня, 15 июля, 15 августа и 15 сентября. Проводилось подробное морфологическое описание, определялась масса и размеры целого плода и отдельных его частей. Влажность образцов определялась в соответствии с Международными правилами определения качества семян (Москва, 1969). Определение жира и белка в различных фракциях плодов ореха сердцевидного (околоплодник, эндокарп, ядро) проводились методом Сокслета и методом Къельдаля (Ермаков, 1972). Прочность эндокарпа определялась по двум диаметрам вдоль шва (дорзальный) и поперек шва (вентральный).

Предпосевная обработка семян орехов проводилась в вакуумной установке, разработанной на кафедре лесоводства НГМА по следующим вариантам: 1 — насыщение семян водой в течение 30 минут; 2 — насыщение семян водой в течение 1,5 часа; 3 — насыщение семян в растворе гиббе-реллина (ГК) в течение 1,5 часа; 4 — насыщение семян в течение 1,5 часа в растворе гиббереллина (ГК) и смеси аминокислот — аспарагина и триптофана (АК). Каждое вещество вводилось в раствор равными частями в концентрации 0,01 %; 5 — насыщение семян водой в течение 1,5 часа с последующим воздействием (через сутки) УВЧ-поля мощностью 40 Вт, экспозиция облучения 20 минут. Температура воды и растворов во всех вариантах +60 °С. Лабораторная всхожесть определялась по ГОСТ 13056.6-75. В результате лабораторных исследований были отобраны варианты с лучшими показателями всхожести для проверки в условиях открытого фунта. Кон-

трольный вариант 6 — стратификация физиологически и полностью зрелых семян в просеянном и прокаленном песке при температуре +5 °С в темной климатической камере. Все опыты проводились в 3-х кратной повторное™ на образцах, состоящих из 100 семян. После обработки орехов определялось количество поглощенной воды, а затем семена помещались на проращивание. В результате лабораторных исследований были отобраны варианты с лучшими результатами для проверки в полевых условиях. Производственные полевые опыты осуществлялись в период 1992-1993 гг. в питомнике Ростовского лесхоза Ростовской области. Инвентаризация сеянцев проводилась 15 сентября. Сеянцы разделялись на 3 группы по высоте надземной части, длине корневой системы и диаметру у корневой шейки. В соответствии с ОСТ 56-98-93 устанавливалось количество стандартных и нестандартных сеянцев для каждого вида орехов.

Исследовательские работы проводились в период с 1989 по 1993 гг. За это время было обследовано 38 маточных деревьев орехов. Морфологические исследования были проведены на 80 тыс. штук семян. Предпосевная обработка по разным технологическим схемам, включая и производственную проверку, была проведена на 144 тыс. штук семян. Статистическую обработку данных проводили по методике Доспехова (1985). Цифровой материала обрабатывался на ПЭВМ. При этом проводилась оценка степени изменчивости статистических величин в зависимости от величины коэффициента вариации. Объем проведенных работ обеспечивает их статистическую достоверность на 95-96 %-ном уровне значимости.

В третьей главе приводятся исследования морфологических и физиологических особенностей плодов орехов в процессе формирования. Формирование плодов орехов в течение вегетационного периода имеет свои особенности.

Начиная с момента образования завязи и до середины июля, средняя масса плода достигает максимального значения у ореха маньчжурского (32,3 г) и ореха сердцевидного (21,1 г). Максимальное увеличение массы у ореха серого отмечено на месяц позже (15 августа), в этот период масса его плода составляет 54,1 г. Начиная со второй половины лета и вплоть до опадения орехов (15-20 сентября) средняя масса плода уменьшается у ореха маньчжурского на 65, 6 %, у ореха сердцевидного на 42,7 %, у ореха серого снижение массы плода начинается с 15 августа и к моменту созревания эта разница составляет 19,4 %. У ореха черного в отличие от других видов орехов средняя масса плода увеличивается до середины июля (30,1 г), затем в течение последующих 30-ти календарных дней падает на 12, 6 % и снова возрастает, достигая максимального значения к моменту созревания. Орех черный является единственным видом ореха, у которого до момента созревания происходит увеличение массы перикарпа и эндокарпа. Особенностью плодов ореха серого является увеличение на всем этапе формирования только мае-

сы эндокарпа. Динамика изменения массы составных частей плода у разных видов орехов приведена в таблице 1. 5 ,

Таблица 1

Изменение массы плодов орехов и их отдельных частей в процессе формирования

Дата Средняя Масса, г

наблюдения масса

плода, г перикарп эндокарп ядро

Орех маньчжурский

15 июня 18,6 13,3 4,5 0,8

15 июля 32,3 21,2 9,7 1,4

15 августа 15,3 5,3 8,7 1,3

15 сентября 11,1 1,7 8,2 1,2

Орех черный

15 июня 5,8 3,4 2,1 0,3

15 июля 30,1 24,5 3,7 1,9

15 августа 27,3 17,8 8,3 1,2

15 сентября 36,5 25,0 10,4 1,1

Ор ех серый

15 июня 6,7 3,3 3,1 0,3

15 июля 30,8 16,6 12,9 1,3

15 августа 54,1 33,4 17,9 2,8

15 сентября 43,6 21,1 20,1 2,4

Орех сердцевидный

15 июня 3,5 2,6 0,8 0,1

15 июля 21,1 13,6 5,9 1,6

15 августа 18,8 12,5 4,5 1,8

15 сентября 12,1 6,8 3,9 1,4

Размер плода по высоте и диаметру у орехов разных видов коррелирует с общей массой. При оценке размеров эндокарпа орехов разных видов наблюдается общая закономерность их увеличения на всем периоде формирования как по высоте, так и по диаметру (табл.2). У всех видов орехов к 15 августа, а у ореха маньчжурского к 15 июля рост приостанавливается, его ткани полностью сформированы. Рост эндокарпа внутри плодов всех видов орехов в период с 15 августа по 15 сентября при остановившемся росте зародыша приводит к образованию пустот в подскорлупном пространстве.

Огромную роль в формировании плодов имеет сосудисто-волокнистый пучок (СВП), который с момента образования завязи проходит в перикарпе. К середине июня формируется вторая ветвь СВП, которая в виде тонкой нити входит внутрь зародыша, представленного эмбрио-

налыюй жидкостью. В середине лета эта ветвь соединяется с четко дифференцированным зародышем, ас 1 по 15 августа она теряет структуру проводящей ткани, что свидетельствует об анатомической и физиологической завершенности зародыша. Ветвь СВП, расположенная в перикарпе, начинает терять свою структуру на месяц позже (начало сентября).

Таблица 2

Показатели массы и размеров плодов орехов в процессе формирования

Пока- Дата Вид ореха

затели наблю- маньчжур- черный серый сердце-

дения скии видный

15.06 18,6 + 0,86 5,8 ± 0,11 6,7 ± 0,33 3,5 ± 0,23

Масса 15.07 32,3 ± 1,47 30,1 ± 0,49 30,8 ± 1,15 21,1 ±0,89

плода, 15.08 15,3 + 0,37 27,3 ± 0,54 54,1 ± 1,35 18,8 ±0,38

г 15.09 11,1 ±0,35 36,5 + 1,16 43,6 ± 1,96 12,1 ±0,38

15.06 4,6 ±0,15 2,4 ± 0,02 3,9 ± 0,04 30,5 ± 1,71

Высота, 15.07 44,9 ± 0,62 36,5 ±0,31 50,9 ±0,11 46,6 ± 1,20

мм 15.08 56,7+1,57 35,3 ± 0,29 60,1 ± 1,02 42,6 ± 0,40

15.09 53,8 ± 0,75 37,3 ± 0,40 62,4 ± 0,53 40,0 ±1,40

15.06 2,9 ± 0,08 2,2 ± 0,02 1,9 ±0,18 15,9 ± 0,42

Диаметр, 15.07 37,6 ±0,84 38,3 ± 0,27 34,1 ±0,58 34,0 ± 1,20

мм 15.08 29,5 ± 0,35 36,4 ±0,13 42,2 ± 0,59 32,5 ± 0,62

15.09 26,3 ±0,46 39,8 ±0,51 43,6 ±0,27 28,4 ±0,72

В результате морфологических исследований установлено, что уже в период с 15 июля и к моменту созревания плодов микропиле зарастает и не является каналом для поступления воды к зародышу. Плотно сросшиеся створки образуют в системе покровов орехов монолитную систему.

Четвертая глава посвящена изучению водного режима и прочности эндокарпа плодов орехов в процессе формирования. Влажность различных частей плодов в процессе их формирования меняется по-разному. В процессе развития плоды проходят три этапа оводненности: в начале количество воды увеличивается, затем снижается и достигает стабильного значения (табл. 3).

Установлено, что прочность эндокарпа у разных видов орехов на разных этапах формирования различная и зависит от вида и толщины эндокарпа. Увеличение прочности эндокарпа происходит от начала их формирования (начало июля) и до момента созревания плодов. Сила раскалывания вдоль шва всегда меньше, чем поперек шва. У семян орехов, собранных 15-20 августа прочность покровов остается меньше на 9-25 % по сравнению с 15 сентября и остается на этом уровне до весенних посевов (табл. 4), поэтому семена, собранные в фазе физиологической спелости быстрее прорастают.

Таблица 3

Изменение влажности отдельных частей плодов орехов в процессе формирования

Дата Средняя масса Влажность, %

наблюдения плода, г перикарп эндокарп ядро

Орех маньчжурский

15 июня 18,6 89,5 90,2 91,0

15 июля 32,3 80,1 88,4 51,8

15 августа 15,3 54,1 28,3 13,3

15 сентября 11,1 12,9 12,3 5,9

Ор ех черный

15 июня 5,8 66,4 75,6 82,6

15 июля 30,1 80,4 84,9 87,5

15 августа 27,3 68,4 49,2 87,1

15 сентября 36,5 69,3 29,5 39,7

О эех серый

15 июня 6,7 82,7 90,5 99,7

15 июля 30,8 86,0 77,0 87,9

15 августа 54,1 82,0 36,0 22,0

15 сентября 43,6 81,0 23,0 17,0

Орех сердцевидный

15 июня 3,5 80,0 90,0 85,2

15 июля 21,1 85,6 53,1 81,4

15 августа 18,8 85,4 36,6 61,1

15 сентября 12,1 83,1 27,7 25,5

Таблица 4

Прочность эндокарпа семян орехов в процессе формирования

Толщина Раскалываемость, кг

эндокарпа, мм 15 июля 15 августа 15 сентября

15.07 15.08 15.09 поперек вдоль поперек вдоль поперек вдоль

шва шва шва шва шва шва

Орех маньчжурский

3,0 6,3 6,6 35,5 35,3 141,0 110,3 188,2 127,5

Орех черный

3,4 7,3 7,8 22,0 18,6 136,5 117,7 164,4 122,0

Орех серый

2,7 5,0 7,1 116,6 87,4 176,4 128,7 197,8 161,8

Орех сердцевидный

3,3 2,6 2,3 50,7 32,4 70,1 48,6 77,2 56,3

Орех сердцевидный имеет минимальную по сравнению с другими видами орехов толщину скорлупы, минимальную прочность и как следствие — минимальный срок стратификации, что позволяет говорить о неглубоком покое семян данного вида.

Исследование процесса накопления жира и белка в плодах ореха сердцевидного показало, что в перикарпе через месяц после цветения содержание жира составило 2,9 % и на всем последующем этапе формирования семян оставалось, примерно, на том же уровне. В эндокарпе, через месяц после цветения, содержание жира было значительно больше — 11,4 %, но к середине лета этот показатель падает до 0,5 % и продолжает уменьшаться. Ядро к середине июля содержит 31, 1 % жира, а к моменту созревания 55,8 %. Белок накапливается в перикарпе через месяц после цветения до 13,4 %, а к моменту созревания его содержание снижается до 2,5 %, в эндокарпе содержание белка в середине июня — 17,1 %, а к моменту созревания — 1,9 %. Ядро к середине лета содержит 44,9 %, а к 15 сентября — 29,5 %.

В пятой главе приведены рекомендуемые технологии подготовки семян орехоплодных пород к посеву.

Зародыши, извлеченные из семян орехов, собранных в период с 10 августа по 25 сентября, через каждые 5 дней, обладали способностью к прорастанию. Наиболее высокий показатель прорастания (91-100 %) зародышей наблюдался у орехов, собранных в период с 25 августа по 15 сентября. Этот опыт определил сроки сбора физиологически зрелых семян с 25 августа по 5 сентября. Стратифицированные физиологически зрелые семена орехов разных видов начали наклевываться и прорастать значительно раньше, чем стратифицированные полностью зрелые (табл. 5).

Таблица 5

Сроки стратификации в зависимости от физиологического состояния семян орехов

Вид Сроки стратификации, дни Начало стратификации, месяц

полностью зрелые физиологически зрелые полностью зрелые физиологически зрелые

Орех маньчждокий 150-165 65-70 октябрь конец января

Орех черный 142 - 160 60-70 октябрь конец января

Орех серый 150-160 70-75 октябрь конец января

Орех сердцевидный 60-70 38-40 январь начало марта

При лабораторных исследованиях метода принудительного насыщения семян орехов водой и физиологически активными растворами в вакууме были получены следующие результаты. У орехов маньчжурского, серого и черного 30 минутное насыщение полностью зрелых семян водой в вакууме не привело к их прорастанию. Физиологически зрелые семена при такой обработке проросли на 40-44 %. Всхожесть как физиологически зрелых, так и полностью зрелых семян ореха сердцевидного составила 7576 %.

Насыщение полностью зрелых семян ореха маньчжурского в вакууме водой в течение 1,5 часа дало 39 % всходов. У физиологически зрелых семян этого вида в результате такой обработки всхожесть достигла 78 %. При 1,5-часовом насыщении водой полностью зрелых семян ореха черного первые единичные всходы были отмечены на 40-ой день, а к 50-му дню взошло только 10 % таких семян, зато у физиологически зрелых семян такая обработка позволила получить 57 % всходов, что было на 4-5 % выше, чем у стратифицированных семян У полностью зрелых семян ореха серого 1,5-часовое насыщение водой в вакууме привело к прорастанию 21 % семян. У физиологически зрелых семян этого вида после такой обработки проросло 63 % семян. При 1,5-часовом насыщении водой полностью зрелых семян ореха сердцевидного их всхожесть составила 81 %, у физиологически зрелых — 88 %. Семена этого вида ореха, как и орех грецкий имеют сравнительно проницаемые для воды покровы и обладают менее глубоким покоем, чем другие виды орехов.

Обработка полностью зрелых семян ореха маньчжурского с использованием ГК, АК, ультразвука увеличила всхожесть до 46-57 %, но она оставалась значительно меньшей, чем у стратифицированных семян. Обработка физиологически зрелых семян этого вида в 0,01 % растворе ГК повышает всхожесть до 88 %, добавление АК — аспарагина и триптофана не способствовало увеличению всхожести. Всхожесть таких семян при насыщении в вакууме водой 1,5 часа с последующим воздействием УВЧ-поля составила 74 %. Вакуумное насыщение семян ореха черного физиологическими растворами, а также в сочетании с УВЧ-облучением удовлетворительных результатов не дало (13-18 %). Максимальная всхожесть 73 % была получена при 1,5-часовом насыщении физиологически зрелых семян этого вида в растворе ГК с АК. У полностью зрелых семян ореха серого 1,5-часовое насыщение в вакууме растворами ГК, ГК с АК, а также при дополнительном воздействии УВЧ-поля привело к прорастанию 30 % семян. На воздействие УВЧ-поля семена отзывались очень слабо (12 %). Результаты всхожести у физиологически зрелых семян этого вида, обработанных по тем же вариантам были совершенно иными, чем у полностью зрелых семян: при 1,5-часовой вакуумной обработке в 0,01 % растворе ГК их всхожесть составила 91 %, а при добавлении АК всхожесть повысилась до 95 %. Обработка полностью зрелых семян ореха сердцевидного в растворе

ГК с АК была на одном уровне (87-88 %), а у физиологически зрелых семян действие ГК, ГК с АК увеличило всхожесть до 92-97 %. Наиболее эффективной для полностью зрелых семян ореха сердцевидного оказалась обработка в вакууме с последующим воздействием УВЧ-поля. В этом случае была отмечена самая высокая всхожесть — 90 %.

В открытом грунте стратифицированные полностью зрелые семена ореха маньчжурского дали 62 % всходов, а физиологически зрелые — 71 %.

Полностью зрелые семена ореха черного после 6-ти месяцев стратификации начали прорастать в открытом фунте на 26-й день, при этом всхожесть была — 53 %. Грунтовая и лабораторная всхожесть полностью зрелых стратифицированных семян ореха черного одинакова. У физиологически зрелых семян этого вида после стратификации показатель всхожести был на 3 % ниже, а период появления всходов был несколько удлинен. Физиологически зрелые семена ореха серого взошли на 80 %, что было на 10 % выше, чем у стратифицированных полностью зрелых семян, всходы появились на 4 дня раньше. Семена ореха серого во всех вариантах в условиях открытого фунта дали хорошие показатели прорастания (табл. 6).

При высеве физиологически зрелых семян ореха маньчжурского, обработанных в течение 1,5 часа в вакууме, в 0,01 % растворе ГК всхожесть составила 79 %, а при обработке ГК с АК — на 2 % меньше. Физиологически зрелые семена ореха черного, обработанные в вакууме 1,5 часа ГК с АК дали всхожесть —65 % и всходы появились на неделю раньше, чем у семян стратифицированных. Насыщение физиологически зрелых семян ореха серого в вакууме 1,5 часа ГК с АК показало хорошую отзывчивость семян этого вида на указанные воздействия. Всхожесть составила 87-89 % соответственно. Всходы появились на неделю раньше, чем у стратифицированных полностью зрелых семян. Физиологически зрелые семена ореха сердцевидного, обработанные в вакууме в растворах ГК и ГК с АК дали всхожесть 90-91 %. Эти показатели значительно превысили контроль стратификации полностью зрелых семян. Показатели всхожести семян орехов серого и сердцевидного в результате воздействия УВЧ-поля после их обработки в вакууме были несколько ниже. При практических работах, связанных с выращиванием ореха сердцевидного достаточно проводить обработку семян в течение 1,5 часа в вакууме в 0,01 % растворе ГК или ГК с АК. На такую обработку хорошо отзываются как полностью зрелые так и физиологически зрелые семена ореха сердцевидного и физиологически зрелые семена орехов маньчжурского, черного и серого.

Опыты показали, что в зависимости от характера предпосевной обработки семян проявляется различная способность к их дальнейшему росту. Сеянцы ореха маньчжурского, выращенные из физиологически зрелых семян, обработанных в вакууме в 0,01 % растворе ГК имели высоту 30 см и диаметр у корневой шейки 13 мм, превышающие более чем в 2 раза стандарт, а средняя высота сеянцев, выращенных из семян, обработанных ГК с

АК составила 32 см при среднем диаметре 15 мм. Сеянцы из стратифицированных как полностью зрелых, так и физиологически зрелых семян ореха маньчжурского имели более низкие показатели роста.

Таблица 6

Прорастание семян орехов в открытом грунте в зависимости

от способа предпосевной обработки

Вариант Показатели всхожести (грунтовой)

Физиологически зрелые Полностью зрелые

начало прорастания, дни всхожесть, % начало прорастания, дни всхожесть, %

Орех маньчжурский

Насыщение 1,5 часа в вакууме, в растворе ГК 15 79 - -

Насыщение 1,5 часа в вакууме, в растворе ГК с АК 17 77 - -

Стратификация 20 71 26 62

О рех черный

Насыщение 1,5 часа в вакууме, в растворе ГК с АК 21 65 - -

Стратификация 27 50 1 26 53

О рех серый

Насыщение 1,5 часа в вакууме, в растворе ГК 21 87 - -

Насыщение 1,5 часа в вакууме, в растворе ГКс АК 20 89 - -

Насыщение в вакууме водой + УВЧ (40 Вт), 20 мин. 20 81 - -

Стратификация 22 80 26 70

Орех сердцевидный

Насыщение 1,5 часа в вакууме, в растворе ГК 12 90 14 86

Насыщение 1,5 часа в вакууме, в растворе ГКс АК 11 91 12 89

Насыщение в вакууме водой + УВЧ (40 Вт), 20 мин. 14 89 14 82

Стратификация 15 80 20 73

Сеянцы ореха черного из физиологически зрелых семян, прошедших 1,5-часовую вакуумную обработку в растворе ГК имели высоту надземной части от 18 до 30 см и диаметр от 8 до 12 мм. В этом варианте все сеянцы были стандартные. Посев стратифицированных физиологически зрелых семян ореха черного позволил получить к концу вегетационного периода сеянцы с высотой и диаметром несколько меньшими, из которых 26 % было нестандартных. В контрольном варианте (стратификация полностью зрелых семян) сеянцы имели среднюю высоту 19 см и средний диаметр у корневой шейки 9 мм, примерно на одном уровне с сеянцами из стратифицированных физиологически зрелых семян, но в контрольном варианте все сеянцы были стандартными.

Сеянцы ореха серого, полученные из физиологически зрелых семян во всех четырех вариантах опытных посевов имели показатели по высоте и диаметру значительно превосходящие требования стандарта. У ореха сердцевидного во всех восьми вариантах предпосевной обработки семян, в том числе и в контрольном (стратификация зрелых семян) сеянцы обладали хорошими показателями роста. Тем не менее, лучшее развитие было отмечено у сеянцев, семена которых (как полностью зрелые, так и физиологически зрелые) прошли вакуумную 1,5-часовую обработку в растворе ГК с АК. В этом случае высота стволиков у ореха сердцевидного достигла 25-28 см, что было на 5-7 см больше, чем в контрольном варианте и на 10-13 см выше стандарта.

В шестой главе приведен расчет технико-экономических показателей для орехов маньчжурского, серого и сердцевидного, физиологически зрелые семена которых готовились методом вакуумного насыщения в течение 1,5 часа в растворе ГК концентрации 0,01 % (орех маньчжурский), или в растворе ГК с АК по 0,01 % (орех серый, орех сердцевидный). Ленточный 3-х строчный посев семян проводился по схеме 40x40x70 см в питомнике Ростовского лесхоза Ростовской области. В базовом варианте высевались стратифицированные полностью зрелые семена указанных видов орехов. При выращивании сеянцев орехов из физиологически зрелых семян, обработанных в вакууме в растворах стимуляторов по сравнению со стратифицированными семенами установлено, что применение данных технологий позволяет снизить норму высева семян, снизить трудозатраты, увеличить выход стандартного посадочного материала. Норма высева на 1 га семян ореха маньчжурского при этом сократилась на 762 кг (18,9 %), что в денежном выражении составило 3,6 тыс. руб., ореха серого — 877 кг (21,2 %), в денежном выражении — 4,3 тыс. руб., ореха сердцевидного — 480 кг (20,1 %), в денежном выражении — 4,1 тыс. руб. Показатели дохода за период выращивания сеянцев, рассчитанные в соответствии с методикой Ю.И. Баранова (1996), приведены в таблице 7.

Таблица 7

Доход от реализации сеянцев орехов с 1 га питомника

Значение показателей, тыс. руб./га Вид ореха

маньчжурский серый сердцевидный

Чистый приток денег от производственной деятельности Стратификация 97,2 102,4 100,0

Вакуумная обработка 131,5 122,5 134,3

Суммарные капиталовложения Стратификация 4,56 4,56 4,56

Вакуумная обработка 5,23 5,23 5,23

Чистый дисконтированный доход Стратификация 92,64 97,84 95,44

Вакуумная обработка 126,27 117,27 129,07

Индекс доходности Стратификация 19,71 20,85 20,32

Вакуумная обработка 23,44 21,73 24,08

При вакуумной обработке физиологически зрелых семян орехов объем трудозатрат сокращается втрое, а производственные затраты (из расчета на 1 га) сокращаются у ореха маньчжурского — на 49,1 % (9,14 тыс. руб.), ореха серого — 52,6 % (8,54 тыс. руб.), ореха сердцевидного — 45,6 % (9,32 тыс. руб.). Увеличение чистого дохода от реализации сеянцев за счет увеличения выхода стандартного посадочного материала составило у ореха маньчжурского — 35,3 % (34,3 тыс. руб.), ореха серого — 19,6 % (20,1 тыс. руб.), ореха сердцевидного — 34,3 % (34,3 тыс. руб.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Орехи маньчжурский, черный, серый и сердцевидный являются ценными древесными породами, способными оказывать положительное влияние на окружающую среду и выполняют функции естественных биологических фильтров. Выращивание посадочного материала для лесокуль-турных и озеленительных работ затрудняется тем, что семена орехов обладают глубоким покоем, связанным с наличием плотных покровов, препятствующих поступлению воды и кислорода к зародышу и оказывающих механическое препятствие его росту.

2. Формирование плодов орехов в течение вегетационного периода имеет свои особенности. У плодов ореха маньчжурского и сердцевидного максимальное значение массы отмечено к середине июля, у ореха серого —

к середине августа, у ореха черного — к моменту созревания. Составные части плода — перикарп, эндокарп и ядро также меняют свою массу на разных этапах формирования в зависимости от вида. У орехов маньчжурского и черного масса ядра достигает максимального значения к 15 июля, у орехов серого и сердцевидного к 15 августа. Масса эндокарпа имеет максимальное значение в середине июля только у орехов маньчжурского и сердцевидного, у орехов черного и серого масса эндокарпа продолжает расти до момента созревания. Размер плодов по высоте и диаметру у орехов разных видов коррелирует с их общей массой. У орехов маньчжурского и сердцевидного рост плода по диаметру останавливается 15 июля, а рост в высоту продолжается до 15 августа. У орехов черного и серого размеры по высоте и диаметру увеличиваются до момента созревания.

3. У всех видов орехов к 15 августа, а у ореха маньчжурского к 15 июля зародыш полностью сформирован. Сосудисто-волокнистый пучок в начале формирования семени расположен в перикарпе. К середине июня появляется 2-я ветвь пучка, ответственная за формирование зародыша. В период с 15 июля по 15 августа она теряет структуру и утрачивает способность проводить воду и пластические вещества. Влажность различных частей плодов (перикарп, эндокарп, ядро) на разных этапах формирования имеет различные значения. Прочность эндокарпа у разных видов орехов различна и зависит от его толщины. У семян орехов, собранных в августе, прочность эндокарпа меньше, чем у зрелых почти в 2 раза. Сила раскалывания вдоль шва всегда меньше, чем поперек шва.

4. Накопление жира в плодах ореха сердцевидного интенсивно идет только в ядре. У полностью созревших семян содержание жира составляет 55,8 %. Содержание белка в ядре возрастает к середине июля до 44,5 %, а затем в процессе созревания снижается до 29,5 %.

5. Семена орехов, собранные в фазе физиологической спелости, прорастают быстрее и легче, чем семена, собранные в фазе полной спелости. Максимальное число проросших зародышей (91-100 %) зафиксировано 25 августа и этот показатель сохраняется до фазы полной спелости и начала опадения семян (15-20 сентября).

6. Продолжительность стратификации всех видов орехов в фазе физиологической зрелости в 2 раза короче по сравнению с семенами, собранными после опадения. Показатели всхожести стратифицированных семян, собранных в фазе физиологической спелости у орехов маньчжурского и черного одинаковы, а у орехов серого и сердцевидного на 11-12 % выше по сравнению с контролем.

7. В условиях лаборатории наиболее высокие показатели всхожести имели орехи маньчжурский и серый, собранные в фазе физиологической спелости и обработанные в вакууме, в течение 1,5 часа в растворах ГК, ГК с АК (0,01 %). У ореха черного наиболее эффективной была 1,5-часовая

обработка физиологически зрелых семян в растворе ГК с АК. Семена ореха сердцевидного, не зависимо от их времени сбора одинаково хорошо отзываются на вакуумную обработку в течение 1,5 часа в растворах ГК, ГК с АК, а также на воздействие УВЧ-поля.

8. Проверка наиболее перспективных вариантов предпосевной обработки семян орехов методом вакуумного насыщения (п. 7) в условиях открытого грунта показала высокую всхожесть семян ореха маньчжурского 77-79 %, серого — 87-89 %, черного — 65 % и сердцевидного — 82-91 %. Средняя высота сеянцев в этих вариантах превысила стандарт и составила для орехов маньчжурского 30-32 см, черного — 24 см, серого — 27-28 см и сердцевидного — 25-28 см.

9. При выращивании сеянцев орехов из физиологически зрелых семян, обработанных в вакууме в растворах ГК с АК, по сравнению с технологией выращивания сеянцев орехов из стратифицированных семян установлено, что за счет повышения всхожести можно снизить норму высева семян на 1 га: ореха маньчжурского на 762 кг (экономия средств 3,6 тыс. руб.); ореха серого — 877 кг (4,3 тыс. руб.); ореха сердцевидного — 480 кг (4,1 тыс. руб.). Объем трудозатрат на предпосевную обработку семян сократился втрое, увеличился чистый доход от реализации сеянцев за счет повышения всхожести и увеличения выхода стандартного посадочного материала.

На основании проведенных исследований и производственной проверки производству рекомендовано:

1. Производить заготовку орехов в фазе физиологической спелости (зрелости) семян в период с 25 августа по 5 сентября (примерно за 3-4 недели до их полного созревания);

2. Проводить стратификацию физиологически зрелых семян ореха маньчжурского в течение 65-70 дней, ореха серого — 70-75 дней, ореха сердцевидного — 38-40 дней до начала весенних посевов;

3. Применять вместо стратификации за 1-3 дня до весенних посевов принудительное насыщение физиологически зрелых семян орехов маньчжурского, серого и сердцевидного в течение 1,5 часа в вакууме в 0,01 % растворе гиббереллина, ореха черного — в течение 1,5 часа в растворе гиб-береллина с аминокислотами (аспарагином и триптофаном) по 0,01 % каждого вещества, температура растворов +60 °С. Семена ореха сердцевидного можно обрабатывать методом вакуумного насыщения независимо от сроков сбора.

4. Орехи маньчжурский, черный, серый и сердцевидный рекомендуются для плантационного выращивания и использования плодов севернее границы промышленной культуры ореха грецкого.

По теме диссертации опубликовано

1. Малышева З.Г. и др. Изучение морфологии и водного режима плодов

ореха серого в онтогенезе; Новочерк. инж.-мел.ин-т. - Новочеркасск, 1986. - 18 с. - Деп. в ВИНИТИ 14.05.86, № 1350.

2. Малышева З.Г. и др. Морфологические и физиологические особенности

формирования плодов ореха сердцевидного; Новочерк. инж.-мел.ин-т. -Новочеркасск, 1986. - 26 с. - Деп. в ВИНИТИ 14.05.86, № 1349.

3. Малышева З.Г. и др. Морфологические особенности плодов ореха мань-

чжурского в процессе формирования; Новочерк. инж.-мел.ин-т. - Новочеркасск, 1986. - 15 с. - Деп. в ВИНИТИ 24.08.86, № 3345.

4. Малышева З.Г. и др. Влияние УВЧ-поля на прорастание семян ореха

грецкого и ореха скального. // Лесоразведение на Северном Кавказе : Сб. ст. - Новочеркасск, 1977. -Т. 17, вып. 3. - С. 88-93.

5. Малышева З.Г. Выращивание ореха черного в Ростовской области. Ре-

комендации. -Ростов-на-Дону, 1992. - 13 с.

6. Малышева З.Г. Особенности формирования семян ореха маньчжурского

и подготовка их к посеву // Продуктивность и средозащитная роль лесов юга России: Сб. научн. ст., посвященных 200-летию создания в России лесного департамента. -Новочеркасск, 1998. - С. 135-145.

7. Малышева З.Г. Опыт интродукции орехоплодовых культур в Ростовском

ботаническом саду // Продуктивность и средозащитная роль лесов юга России: Сб. научн. ст., посвящеш!ых 200-летию создания в России лесного департамента. - Новочеркасск, 1998. - С. 146-154.

Подписано в печать 13.08.9Ег. Тираж 100 экз. Заказ 138

Типография НГМА г.Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата сельскохозяйственных наук, Малышева, Зинаида Георгиевна, Новочеркасск

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Российской Федерации

НОВОЧЕРКАССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ МЕЛИОРАТИВНАЯ

АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

МАЛЫШЕВА Зинаида Георгиевна о

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН ОРЕХОПЛОДНЫХ ПОРОД К ПОСЕВУ (на примере Ростовской области)

11.00.11 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов 06.03.01 - Лесные культуры, селекция и семеноводство

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук, профессор A.A. Кулыгин

Новочеркасск -1998

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................4

1. СРЕДОЗАЩИТНАЯ РОЛЬ, БИОЛОГИЯ И ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОРЕХОВ РОДА ^1апз (обзор литературы)........8

1.1. Систематика рода ,Ьц>1ащ ...............................................................8

1.2. Естественные ареалы орехов маньчжурского, черного, серого, сердцевидного и области их интродукции.......................10

1.3. Хозяйственное значение.................................................................12

1.4. Биология и экология орехоплодных............................................16

1.5. Опыт выращивания орехов разных видов в России и роль насаждений в экологизации среды ..............................................46

2. ОБЪЕКТЫ, ПРОГРАММА, И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 53

2.1. Объекты исследования ..................................................................53

2.2. Программа исследования...............................................................61

3. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛОДОВ ОРЕХОВ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ.......................................................................................................71

4.1. Орех маньчжурский .......................................................................71

4.2. Орех черный....................................................................................77

4.3. Орех серый.......................................................................................82

4.4. Орех сердцевидный ........................................................................87

Выводы по главе.....................................................................................93

4. ВОДНЫЙ РЕЖИМ И ПРОЧНОСТЬ ЭНДОКАРПА ПЛОДОВ ОРЕХОВ В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ...................................96

4.1. Водный режим плодов орехов.......................................................96

4.2. Изменение прочности эндокарпа орехов....................................104

4.3» Динамика изменения жиров и белков в плодах ореха сердцевидного ....................................................................................... 111

Выводы по главе...................................................................................114

5. ТЕХНОЛОГИЯ ПОДГОТОВКИ СЕМЯН ОРЕХОПЛОДНЫХ

ПОРОД К ПОСЕВУ............................................................................116

5Л. Жизнеспособность зародышей орехов иа разных этапах созревания семян и физиологическая спелость (зрелость) семян...............................................................................................116

5.2, Прорастание семян орехов с различными способами обработки в условиях открытого грунта..........................................129

5.3. Влияние различных способов предпосевной обработки семян орехов на рост сеянцев.........................................................137

Выводы по главе.......................■............................................................145

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ............................149

Выводы по главе....................................................................................154

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ..................................................................................156

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.....................................................164

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................165

ПРИЛОЖЕНИЯ..........................................................................................174

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время лесные насаждения рассматриваются, как стабилизирующий фактор круговорота веществ и весьма существенно влияют на климат.

Среди огромного количества древесных пород-интродуцентов орехо-плодовые занимают особое место, благодаря своей универсальности. Ope-

U 1 и

хи, как и хвойные породы, выделяют фитонциды, но в отличие от хвойных не являются естественными загрязнителями окружающей среды. Они могут быть рекомендованы для лесоразведения, садово-паркового строительства и озеленения в зоне черноземных почв Ростовской области и выполнять функции естественных фильтров. Они дают высококалорийные плоды, пищевое и техническое масло, сырье для кондитерской, витаминной, фармацевтической и парфюмерной промышленности. Т акие виды орехов как маньчжурский, черный, серый и сердцевидный ("технические сорта") дают древесину, по ценности превосходящую древесину дуба черешчатого, ясеня обыкновенного, клена остролистного. Перечисленные виды орехов успешно интродуцированы в Ростовскую область (Ростовский ботанический сад, дендрарий Донского учебно-опытного лесхоза и др.).

Широкому внедрению орехоплодных пород в защитное лесоразведение, садово-парковое строительство и озеленение Ростовской области препятствует отсутствие достаточного количества посадочного материала. Семена перечисленных видов орехов обладают глубоким покоем и подготовка их к посеву связана с определенными трудностями.

Нами не обнаружено сведений как в отечественной, так и в зарубежной литературе о морфологических и физиологических особенностях плодов орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного, их водном режиме и изменении прочности в процессе формирования. Не изучена ди-

намика изменения жиров и белков в плодах ореха сердцевидного, как наиболее денного по вкусовым качествам, в процессе формирования.

Таким образом, на основании перечисленных факторов, тема является актуальной и состоит в разработке новых эффективных технологий подготовки семян орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного к посеву, позволяющих рационально использовать ценный посевной материал.

Работы велись в 1986-1993 гг по теме 4.1 темплана НИЧ НГМА.

Цели и задачи и с с л е д о в аний. Целью настоящей работы явилась разработка эффективных технологий подготовки семян орехоплодных пород к посеву на основе морфологических исследований п лодов орехов в Ростовской области. В процессе исследований были решены следующие задачи:

— дана таксационная оценка существующих насаждений орехов маньчжурскою, черного, серого и сердцевидного на коллекционном участке орехоплодных пород Рос товского ботаническою сада:

— описаны морфологические и физиологические особенности плодов орехов в процессе их формирования;

— изучены водный режим и изменение прочности эндокарпа плодов орехов в процессе формирования;

— определена динамика изменения жиров и белков в плодах ореха сердцевидного в процессе формирования;

■— определены сроки наступления физиологической спелости (зрелости) у семян перечисленных видов орехов;

— разработаны и экономически обоснованы эффективные технологии подготовки семян орехоплодных пород к посеву.

Научная новизна работы заключается в следующем:

— изучен процесс формирования плодов орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного в условиях Ростовской области (изменение морфологии плодов, массы, размеров, содержания воды и др. ):

— определен процесс накопления сырого жира и белка в плодах ореха сердцевидного;

— установлена прочность эндокарпа орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного в процессе их созревания, сроки полного формирования зародышей (способность их к прорастанию) и определены фазы наступления физиологической спелости (зрелости) семян у перечисленных видов орехов;

— испытаны технологии подготовки к посеву семян четырех видов орехов, собранных в фазе физиологической спелости (зрелости) и доказана целесообразность сбора семян орехов в этой фазе;

— испытаны новые технологии подготовки к посеву семян, собранных в фазе физиологической и полной спелости (принудительное насыщение в вакуумной установке в растворах гиббереллина и других физиологически активных веществ);

— доказана экономическая целесообразность использования семян, собранных в фазе физиологической спелости и новых технологий подготовки семян, к посеву.

Практическая значимость работы заключается в предложенных научно-обоснованных сроках сбора плодов орехоплодных в фазе физиологической спелости (зрелости) и разработке эффективных технологий подготовки к посеву семян орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного с применением принудительного насыщения в вакууме в растворах физиолог ически активных веществ, обеспечивающих увеличение выхода сеянцев и улучшение их качества.

Обоснованность и достоверность в ы в о д о в подтверждается большими объемами экспериментального материала, обработанного на ПЭВМ

Производственная проверка результатов исследований проведена в питомнике Ростовского лесхоза.

Проведенные исследования дают возможность рекомендовать разработанные технологии подготовки семян орехоплодных пород к посеву, использовать в лесных, декоративных и плодовых питомниках при выращивании сеянцев орехов маньчжурского, черного, серого и сердцевидного, что позволит сократить затраты, повысить выход посадочного материала и защитить окружающую среду от загрязнения.

Результаты исследований включены в рекомендации "Выращивание ореха черного в Ростовской области (1992 г) и внедрены в Ростовском и Донском лесхозах на площади 6 га.

Апробация работы проведена на конференции молодых ученых и студентов НГТУ (Новочеркасск, 1989 г.), на ботаническом обществе Ростовского государственного университета (Ростов-на-Дону, 1990 г.), на научно-технической конференции, посвященной 200-летию лесного Департамента России НГМА (Новочеркасск, 1998 г.).

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ, отражающих содержание диссертации.

Структура и объем работы характеризуется следующими показателями: диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации 197 страниц, в том числе 37 рисунков, 30 таблиц и 19 приложений. Список использованных литературных источников включает 151 наименование в том числе 39 иностранных.

Личный вклад автора заключается в обосновании целей и задач исследований, разработке методики и проведении полевых наблюдений, камеральной обработке данных на ПЭВМ, производственной проверке результатов и оформлении диссертации.

Работа выполнена под руководством профессора А.А.Кулыгина, которому автор выражает свою глубокую признательность.

1. СРЕДОЗАЩИТНАЯ РОЛЬ, БИОЛОГИЯ 11

ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ ОРЕХОВ РОДА Jugians

(обзор литературы)

1.1. Систематика рода Jugians

Семейство ореховые (Juglandaceae) включает 7 родов и около 60-ти видов листопадных однодомных деревьев, реже кустарников, распространенных в широколиственных лесах умеренной и субтропической зонах северного полушария, а также в горных районах тропиков.

Наибольшее значение и распространение в России имеет род Jugians, который насчитывает около 20-ти видов, 9 из которых являются образова-телями ореховых формаций в лесах Дальнего Востока, на Кавказе, остальные виды культивируются как интродуценты.

На основании изучения естественных ареалов распространения орехоплодных деревьев, их отношения к почвенным: и климатическим факторам выделяются две линии: американская и японская [78].

В американскую линию входят виды орехов, распространенные в областях с достаточно суровым климатом. К ним относятся:

О р е х сер ы й (Jugians sinerea L.) — естественно распространен в восточных штагах США и заходит на территорию Канады. Этот вид особняком стоит среди американских видов ореха, морфологически близок к дальневосточным азиатским видам;

Орех черный (Jugians nigraL.) — родина Северная Америка, где орех занимает юг Канады и обширный ареал от штага Массачусетса на юг до Флориды и на запад до Миннесоты и Техаса. В Европу завезен 1629 году [И];

Орех большой (Juglans Major (Torr) Heller) — естественно произрастает в Северной Америке и штатах Нью-Мексика, Аризона и Колорадо. Морфологически близок к черному ореху;

Орех Г и н д с a (Juglans nindsii Jeps) — естественно распространен в западной части Северной Америки, занимая предгорья Скалистых гор и не поднимаясь выше 800 м над уровнем моря. Растет в смеси с различными хвойно-лиственными породами.

Орех скальный (Juglans Rupestris Engelm) — встречается в диком состоянии в Северной Америке в штатах Аризона, Нью-Мексико и Техас, поднимается в горах до высоты 2000 м над уровнем моря. Растет в глубоких ущельях на известковой почве, по берегам рек, в поймах.

Орех пекан (Сагуа divaeformis Nett) — естественно произрастает в лесах восточной половины территорий США от штатов Индиана и Кентукки на Севере до Техаса и Джорджии на юге, растет также в Мексике.

В японскую линию входят виды орехов:

Орех маньчжурский (Juglans manshurica Maxim.) —- широко естественно распространен в Северном Китае, Маньчжурии, Корее, в России — на Дальнем Востоке, в южной части Хабаровского края, в Приморском крае, на юге острова Сахалин и на Курильских островах [96];

Орех Зибольда (Juglans sieboldiana Maxim. Syn. Juglans ailantifolia Carr) — распространен в горных лесах Японии (острова Хондо, Хоккайдо, Хонсю, Кюсю и др.), где растет в смешанных хвойных и лиственных насаждениях, с участием ясеня маньчжурского, багряника, криптомерии, туевика, дуба монгольского, клена пальмовидного и др. В России произрастает на Курильских островах (о. Куиашир), на юге о. Сахалин;

Орех сердцевидный (Juglans cordiformis Max) — естественно произрастает с орехом Зибол ьда в лесах японии на острове Хондо и др.

В эти линии орех грецкий не входит. По данным Н.И.Вавилова [10] на Земле существуют 3 очага естественного произрастания ореха грецког о — китайский, среднеазиатский и малоазиатский. Обычно родиной ореха грецкого считают Иран. На основании морфологического и кариологиче-ского анализа наиболее правильной считают классификацию рода Juglans [44], согласно которой этот род разделяется на секции: Dioscaryon: Juglans reqia; Cardiocaryon: Juglans manshurica M., Juglans sieboldiana M., Juglans cordiformis M., Juglans cinerea L; Rhysocaryon: Juglans nigra L., Juglans major (Torr) Heller, Juglans mpestris Engelm., Juglans hindsii Jeps.

1.2» Естественные ареалы орехов маньчжурского» черного, серого» сердцевидного и области их интродукции

Орех маньчжурский широко распространен в Северном Китае, Маньчжурии, Корее, в России — на Дальнем Востоке в южной части Хабаровского края, в Приморском крае, на юге острова Сахалин и на Курильских островах. Растет преимущественно по берегам рек, в понижениях, поднимаясь в горы до 400 м, встречается обычно на лучших по плодородию почвах, является спутником хвойных насаждений из кедра корейского, ели саянской и широколиственных лесов с участием дуба монгольского, дальневосточных видов клена и других пород. Чистые насаждения образуют очень редко [38].

Ареал о р е х а черного простирается по восточной территории США и захватывает большую часть бассейна реки Миссисипи. Границу ареала можно провести с севера на юг от южной части штата Миннесоты и южной Дакоты через центральные части штатов Небраски, Канзаса, Акла-хомы, Техаса. От Техаса на восток к Атлантическому океану линия проходит через территории штатов Луизиана, Миссисипи, Алабамы, Джорджии

и южной Каролины. Отсюда граница ареала ореха черного идет по побережью Атлантического океана до штата Массачусетс и наконец проходит от Массачусетса через штат Нью-Йорк, захватывает юго-восточную часть озера Онтарио, штат Мичиган, южное побережье озера Буро через штат Висконсин и идет до штата Миннесота. В Канаде орех черный ограничен лишь южной частью провинции Онтарио.

Обычными компонентами насаждений ореха черного являются представители широколиственных лесов, их различных видов дуба (красного, белого, крупноплодного), ясеня американского, видов гикори, клена сахарного, ильма американского, тюльпанного дерева и др. На почвах, богатых известью, растет с можжевельником вергинеким. Предпочитает обычно почвы плодородные, глубокие и влажные аллювиального происхождения

[3].

Орех сер ы й естественно распространен в восточных штатах США и заходит на терри торию Канады. Ареал его в большей части совпадает с ареалом ореха черного. Орех серый отсутствует во многих южных и западных штатах с засушливым и жарким климатом, где распространен орех черный и продвинут дальше на север. Это свидетельствует о меньшей засухоустойчивости ореха серого и большей его морозостойкости но сравнению с черным.

Орех с е р д ц е в и д н ы й , наряду с орехом Зибольда, распространен в нашей стране на Курильских островах (о. Кунашир), на юге острова Сахалин и в горных лесах Японии (о-ва Хондо, Хоккайдо, Хонсю, Кюсю), где растет в смешанных хвойных и лиственных насаждениях с участием ясеня маньчжурского, багряника, криптомерии, туевика, дуба монгольского, клена пальмовидного, магнолии и др.

1.3. Хозяйственное значение

Плоды орехов содержат большое количество жира, белка, витаминов, углеводов, но по сравнению с грецким орехом у нас, в стране широкого применения до сих пор не находят, хотя, к примеру, орех сердцевидный по вкусовым качествам плодов значительно превосходит орех грецкий.

У ореха маньчжурского плоды по вкусу не отличаются от плодов ореха грецкого, однако, извлекаются с трудом. Орех маньчжурский хороший медонос