Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфобиологические особенности видов и сортов Spiraea L. при интродукции в условиях лесостепи Алтайского края

ВАК РФ 03.02.01, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Морфобиологические особенности видов и сортов Spiraea L. при интродукции в условиях лесостепи Алтайского края"

На правах рукописи

0050160»»

КРАПИВКО Екатерина Николаевна

МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ И СОРТОВ SPIRAEA L. ПРИ ИНТРОДУКЦИИ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

03. 02. 01 - ботаника

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

3 ¡'-./Ал 20"і2

Барнаул - 2012

005016088

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Научно-исследовательском институте садоводства Сибири имени М.А. Лисавенко Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ НИИСС Россельхозакадемии)

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Шмаков Александр Иванович

Официальные оппоненты: Седельникова Людмила Леонидовна,

д-р биол. наук, старший научный сотрудник УРАН «Центральный сибирский ботанический сад» СО РАН

Косачев Петр Алексеевич,

канд. биол. наук, доцент кафедры ботаники

ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный

университет»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Национальный исследователь-

ский Томский государственный университет»

Защита состоится «11» мая 2012 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.005.10 по защите докторских и кандидатских диссертаций при ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный университет» по адресу: 656049, г. Барнаул, пр. Ленина, 61; тел.: (3852) 36-81-55; факс: (3852) 67-09-28, (3852) 36-30-77.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный университет».

Автореферат разослан «10» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

Н.В. Елесова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Род Spiraea L. (таволга, спирея) относится к семейству Rosaceae Juss., подсемейству Spiroideae Agardh., который состоит из 80-100 видов (Рсдер, 1949; Чаховский, Орленок, 1985). На территории России в естественных условиях произрастает 22 вида, на территории Азиатской России - 18 (Деревья и кустарники СССР, 1954; Коропачинский, Встовская, 2002). Род делится на 3 (Редер, 1949; Колесников, 1974) - 4 секции (Чаховский, Орленок, 1985). Виды рода Spiraea распространенны преимущественно в лесостепной, степной и полупустынной зонах и в субальпийском поясе гор северного полушария (Цветковые растения, 1981).

В мире Spiraea ценятся за неприхотливость, декоративные (длительное цветение, разнообразие морфологических признаков) (Bruns Pflanzen, 2006; Александрова, 2009; Fan, Wang, 2011), лекарственные, медоносные, кормовые и другие полезные свойства (Растительные ресурсы..., 1987; Kim et al., 1999; Дикорастущие полезные..., 2001; Monta et al., 2005; Yoshida et al., 2008; Коропачинский, 2010; Кочергина, Пожидаева, 2010). Хорошо переносят обрезку и пересадку, быстро растут (Галактионов, 1963).

В ботанических садах России (Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Томск, Иркутск, Абакан и др.) поддерживаются коллекции от 18 до 69 видов и сортов Spiraea (Макридин, 2005; Кузеванов, Сизых, 2005; Лиховид, 2007; Встовская, Коропачинский, 2008). В настоящее время отдают предпочтение интродукции сортов с махровыми цветками, окрашеннолистные и с ремонтантным цветением, компактные и низкорослые (Древесные растения, 1982; Растения открытого грунта..., 2002; Немова, 2005; Макридин и др., 2005; Карпун, 2008).

В условиях лесостепи Алтайского края в ГНУ НИИСС им. М.А. Лисавен-ко Россельхозакадемии (НИИСС) З.И. Лучник в озеленительный ассортимент включены: S.hypericifolia L., S. crenata L., S. chamaedryfolia L., S. salicifolia L., S. trilobata L., S. latifolia (Ait.) Borckh., S. japónica Sieb., S. betulifolia Pall., S. bu-malda Burv., S. media Fr. Schmidt, S. japónica 'Alpina', S. japónica 'Plena', S. cinerea 'Grefscheim'. В настоящее время в НИИСС на первичном изучении находятся 14 видов и сортов из секций Calospira, Chamaedryon, отличающиеся по морфологическим признакам от ранее рекомендованных. Актуально изучение их зимостойкости и выделение наиболее перспективных для озеленительного ассортимента Алтайского края.

Цель работы - изучить морфобиологические и репродуктивные особенности видов и сортов Spiraea при интродукции в лесостепи Алтайского края, рекомендовать наиболее декоративные в зональный ассортимент.

Задачи: 1. Оценить степень зимних повреждений видов и сортов Spiraea.

2. Выявить ритмы роста и развития.

3. Установить изменчивость морфологических признаков.

4. Изучить некоторые особенности репродуктивной биологии при интродукции: качество семян, зеленое черенкование.

5. Оценить перспективность интродукции и декоративность видов и сортов Spiraea в условиях лесостепи Алтайского края и дать рекомендации по выращиванию.

Защищаемые положения: 1. Адаптационный потенциал видов и сортов Spiraea достаточно высок и даже после зимних повреждений в условиях короткого вегетационного периода Алтайского края они способны сохранять свойственные им ритмы роста и развития.

2. Успешность интродукции видов и сортов Spiraea выражается в высокой по-бегообразовательной способности 14 культиваров и способности формировать качественные семена у S. fritschiana Schneid, и 7 сортов S. japónica.

3. Рекомендуемый ассортимент Spiraea для условий лесостепи Алтайского края обеспечивает продолжительный декоративный эффект.

Научная новизна. Впервые в условиях лесостепи Алтайского края для 14 видов и сортов Spiraea установлены особенности зимних повреждений, ритмов роста и развития, продолжительность декоративного периода, изменения параметров морфологических признаков в связи с генотипом, возрастом и погодными условиями года. Установлены способность образовывать семена высокого качества у S. fritschiana и 7 сортов S. japónica, и вегетативная продуктивность

8 сортов S. japónica, S. nipponica Halward's Silver', и S. fntschiana. Для 5 видов S. japónica, S. fritschiana, S. nipponica 'Halward's Silver' и 5. xbumalda 'Crispa' установлены параметры растений в однолетнем и двулетнем возрасте после черенкования. Проведена оценка перспективности интродукции и декоративности изучаемых видов и сортов.

Практическое значение. В ассортимент рекомендованы: 2 сорта S. japónica - карликовые с зеленой и зелено-желтой окраской листвы в летний период, 7 сортов S. japónica, S. nipponica 'Halward's Silver' и S. xbumalda 'Crispa' - сред-нерослые с различным оттенками зеленого, желтого и малинового цвета листвы, меняющиеся 2-3 раза за сезон и S. x-margaritae ZbL, S. fritshiana, S. japónica 'Macrophylla' — высокорослые с яркой окраской осенью; 2 таксона — продолжительно цветущие (50-100 дней и более). Выявлена возможность селекции S. fritschiana и 7 сортов S. japónica, образовавших семена. Установлена схема посадки маточников и их вегетативная продуктивность, окореняемость черенков и габитусы 1-2-летних саженцев.

Личный вклад соискателя. Результаты исследований, представленные в диссертации, получены соискателем лично в НИИСС. В 2011 г. автор удостоен диплома за лучшую законченную научную разработку на конкурсе законченных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ученых Сибирского регионального отделения Россельхозакадемии.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были представлены на конференциях: «Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2010); «Декоративное садоводство Сибири: проблемы и перспективы» (Барнаул, 2010); «Коняевские чтения», посвященная памяти д. с.-х. наук, профессора Н.Ф. Коняева и 70-летию агрономического факультета (Екатеринбург, 2010); «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2011); «Проблемы сохранения растительного мира Северной Азии и его генофонда» (Новосибирск, 2011); «Генетические ресурсы культурных растений и их диких сородичей в селекции на экологическую устойчивость» (Москва, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 6 научных статей, в том числе 2 статьи в рецензируемых изданиях.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах, содержит 26 таблиц, 59 рисунков, 4 приложения. Работа состоит из введения, 6 глав, выводов и практических рекомендаций. Библиографический список включает 280 наименований, в том числе 55 на иностранных языках.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РОДА SPIRAEA L.

Первая глава посвящена литературному обзору и состоит из 8 разделов, в которых приведены данные по систематике, географии и экологии рода (Тах-таджян, 1987; Цвелёв, 2000; Флора Центральной Сибири, 1979; Коропачянский, 2002). Представлена характеристика рода (Качалов, 1970; Галактионов, 1963; Чаховский, Орленок, 1985; Коновалова, 2004) и его классификация (Yü, Kuan, 1963; Славкина, 1972). История интродукции за рубежом, в России и в Сибири (Лучник, 1970; Встовская, Коропачинский, 2005; Макрдин и др., 2005; Баранова, 2010). Биологические особенности видов рода Spiraea (Лучник, 1988; Мартынов, 1982, 2010; Смирнов, 2003; Bruns Pflanzen, 2006; Денисов и др., 2011; Fan, Wang, 2011). Устойчивость к вредителям и болезням (Томошевич, Воробьева, 2010). Особенности репродуктивной биологии (Бондорина, Сапелин, 2004; Левицкая, Самошкин, 2007, 2009; Окунева, 2009; Цепляев, 2010). Народнохозяйственное значение (Yoshida et al., 2008; Кривошеев и др., 2009, 2011; Карпова и др., 2011 и др.).

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Климат лесостепной зоны Алтайского края характеризуется частыми ветрами, неравномерным выпадением осадков, низкой температурой воздуха зимой. Колебания среднесуточной температуры весной, осенью составляют 10-11°С. Вегетационный период длится 163, безморозный 120 дней. За год выпадает 400-500 мм осадков, за вегетационный период - 250-350 мм. Положительными факторами климата являются: сравнительно большая сумма летнего тепла и солнечного сияния, ранний и мощный снежный покров (35-45 см), достаточная влагообеспеченность в июле-августе (115-120 мм).

Объекты исследований 2007-2011 гг.: из секции Calospira - 10 сортов S. japónica ('Gold Flame', 'Gold Mound1, 'Shirobana', 'Albiflora', 'Magic Carpet', 'Golden Princess', 'County Red', 'Dvaror', 'Ruberrima', 'Macrophylla'), S. fritschiana, S. xbumalda 'Crispa', S. xmargaritae; Chamaedryon - S. nipponica 'Halward's Silver'.

В работе были использованы методики: фенологические наблюдения и описание зимних повреждений (в период интенсивного роста побегов) (Лучник, 1964; Соловьева, 1967), качество семян (ГОСТ 13056.6-97 «Семена деревьев и кустарников: метод определения всхожести»), вегетативное размножение древесных растений (Хромова, 1985), число растений, необходимых для морфологических анализов (Еременко, 1975), декоративность по Г.Е. Мисник (1976), H.A. Коляда (2011). Последняя изменена применительно к роду Spiraea. Вместо баллов за размер цветка, размер листовой пластинки и форму листьев добавлены баллы за весеннюю и летнюю окраску листвы. Перспективность интродукции по П.И. Лапину (1973). Характеристика погодных условий по данным метеопоста НИИСС. Статистическая обработка экспериментальных данных проведена по Г.Н. Зайцеву (1974), в программе MS Excel 2003-2007.

ГЛАВА 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ И СОРТОВ SPIRAEA L.

3.1 Зимние повреждения побегов

Самой теплой была зима 2006/2007 г.; сумма отрицательных температур на 490,6°С меньше нормы. Был зарегистрирован один морозный день с температурой -26,5°С. Самой холодной была зима 2009/2010 г.; сумма отрицательных температур составила -2353,2°С, что на 630,2°С холоднее среднемноголетней. Зарегистрировано 49 морозных дней. Абсолютный минимум зимы составил -39,5°С в I декаде января при высоте снежного покрова 71,9 см.

Все виды и сорта Spiraea L. независимо от суровости зимы во все годы наблюдений имели различные повреждения от 2 до 6 баллов (табл. 1). Семь видов и сортов в самую холодную зиму имели повреждения однолетних и много-

летних ветвей, шесть - обмерзли до уровня почвы, но в течение вегетационного периода восстановились и цвели, 5. хта^агНае - ежегодно обмерзала до уровня почвы, но также восстанавливалась и цвела ежегодно.

Таблица 1

Подмерзание видов и сортов Spiraea L., 2006 - 2011 гг.

Вид, сорт 2006/2007 r. 2007/2008 r. 2008/2009 r. 2009/2010 r. 2010/2011 r.

Сорта S. japónica

'Albiflora' 2 2 3 6 1

'County Red' 3 2 2 6 6

■Dvaror1 2 2 0 2 1

'Gold Flame' 2 2 2 2 3

'Gold Mound' 2 2 3 2 3

'Golden Princess' 0 2 3 2 2

'Macrophylla' ИН HH 2 6 6

■Magic Carpet' 2 2 2 4 3

■Ruberrima' 6 6 3 6 3

'Shirobana' 2 2 3 6 3

Виды и сорта

S. xbumalda 'Crispa' HH HH 2 6 6

S.fritshiana HH IUI 2 2 1

S. xmargaritae 6 6 6 6 6

S. nipponica 'Halward's Silver1 0 2 3 2 2

нн — наблюдения не проводились

Наиболее зимостойкими (обмерзали концы однолетних побегов, 2 балла) оказались сорта 5. japónica: 'Dvaror' и 'Golden Princess', S. friíshiana, S. nipponica 'Halward's Silver1; среднезимостойкими (обмерзают однолетние и многолетние ветви, 4 балла) - сорта S. japónica: 'Albiflora', 'County Red', 'Gold Flame', 'Gold Mound', "Magic Carpet', 'Shirobana'; незимостойкими (обмерзают до уровня почвы, 6 баллов) - сорта S. japónica: 'Macrophylla' и 'Ruberrima', S.xbumalda 'Crispa', S. xmargaritae.

3.2 Ритмы сезонного развития

Все вегетационные периоды были недостаточно благоприятными для растений ввиду их недостаточной увлажненности. Но это компенсировалось поливами.

Начало вегетации (рис. 1) у видов и сортов Spiraea отмечалось с 21.04±4 {S. japónica 'Golden Princess') по 27.05±19 (S.xmargaritae) при сумме эффективных температур 43,6-310,5°С и сумме положительных температур - 113,5544,5°С. Самое раннее начало вегетации (16.04) наблюдалось в 2009 г. у сортов S. japónica: 'County Red', 'Dvaror', 'Golden Princess' и в 2011 г. y S. fritschiana.

Самое позднее распускание вегетативных почек (7.06) было у S. * margaritae в 2010 г. Практически у всех видов и сортов (за исключением сортов S. japónica: 'Gold Mound', 'Ruberrima') самое позднее распускание вегетативных почек было в 2010 г., что связано с суровой зимой 2009/2010 г. Начало вегетации зависит не только от перезимовки и состояния куста после зимы, но и от индивидуальной потребности таксона в тепле.

Апрель \

20 31 Май

20 30 10 20 31 Ю 20 31 10 20 30 10 20 31 т [ Ио/ь j АОгцап {Сентябрь i Октябрь ¡

S. jr'apomoi'Albiflora' ¿¡.japónica County Reí S. japónica Dvaroi' i. japónica Uold Mame' S. japónica 'Gold Mound' S. japónica ^Golden Princess' S. japónica 'Macrophylia' S. japónica 'Magic Carpel* S. japónica 'Ruberrima' S.japónica 'Shirobana' S. * bumatda 'Crispa' S.fritschiana S. * margaritae & nipponica 'Halward's Silve

Y////A - период от начала вегетации до начала цветения;

- г^ветение;

- период семеношения;

ШШ - период от начала до массового окрашивания листьев. Рис. 1. Среднемноголетняя динамика сезонного развития видов сортов Spiraea, 2007-2011 гг.

Зацветание видов и сортов Spiraea проходило с 6.06±5 (S. nipponica 'Halward's Silver') по 26.07±8 (S. "margaritae). Самое раннее начало цветения (2.06) наблюдалось у S. nipponica 'Halward's Silver' в 2008 и 2011 гг. Самое позднее (3.08) наблюдалось в 2010 г. у S. japónica 'Macrophylia' и S. хmargaritae.

Конец цветения наблюдался с 21.06±3 (S. nipponica 'Halward's Silver') по 28.08±13 (S. хmargaritae). Самая ранняя дата окончания цветения (16.06) была в 2008 г. у S. nipponica 'Halward's Silver', а самая поздняя (15,09) - у S. japónica 'Golden Princess' в 2011 г.

Продолжительность цветения сортов S. japónica в среднем составляла 23,3+2,3 - 57,3±16 дней, S. jritschiana цвела 33,3±9,4 дня, S.*margaritae -32,3±3,3 дня, S. y-bumalda 'Crispa' — более 100 дней, часто до выпадения снега.

Начало окрашивания листьев наблюдалось с 10.09±4 (S. japónica 'Ruberrima') по 29.09±2 (S. xbumalda 'Crispa'). Самое раннее окрашивание (8.09) наблюдалось в 2011 г. у S. japónica 'Ruberrima', S. fritschiana и S. nipponica 'Halward's Silver'. Самое позднее - 13.10 - в 2008 г. у S. japónica 'County Red'. Массовое окрашивание листьев проходило в период с 29.09±8 (S. japónica 'Ruberrima') по 13.10±13 (S. japónica 'County Red') и 13.10±5 (S. "margaritae).

Раньше всех (19.09) полностью окрашивались растения S. japónica 'Ruberrima' в 2011 г. Позднее всего (19.10) массовое окрашивание листьев проходило в 2011 г. у S. japónica 'County Red', S. xbumalda 'Crispa', S. xmargaritae.

Ранее изученные алтайские виды Spiraea отличаются ранним цветением -середина мая-начало июня, лишь S. crenata и S. trilobata цветут до III декады июня. Цветки всех видов имеют белую окраску, листья - зеленую, а осенью -желтую. Декоративная фаза цветения длится 6-11 дней.

ГЛАВА 4. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ И СОРТОВ SPIRAEA L.

4.1 Параметры куста, соцветий и цветка 7-10-летних растений. Внутривидовая изменчивость высоты куста взрослых растений у сортов S. japónica была от 0,25±0,07 до 1,20±0,10 м. Высота S. nipponica 'Halward's Silver' достигала 0,49±0,08 м, S. fritschiana - 1,12±0,09 м., S.x-margaritae - 0,92±0,09 м. S. xbumalda 'Crispa', при незначительных зимних повреждениях имела высоту 60 см, а после обмерзания до уровня почвы - 46 см.

Наименьший диаметр куста (до 50 см) имели три сорта S. japónica: 'Shirobana', 'Dvaror' и 'Gold Mound' (табл. 2). Диаметр кроны от 60 до 80 см имели пять сортов S. japónica: 'County Red', 'Ruberrima', 'Magic Carpet', 'Albiflora' и 'Golden Princess', а также S. xbumalda 'Crispa', S.xmargaritae и S. nipponica 'Halward's Silver'. Наибольший диаметр куста имели S. japónica 'Gold Flame' и S. fritschiana - 110 см, и S. japónica 'Macrophylla' - 170 см.

Таблица 2

Параметры 7-10-летних кустов Spiraea, 2011 г._.

Вид, сорт Высота, см Диаметр, см

Карликовые (до 40 см)

S. japónica 'Dvaror' 32 50

S. japónica 'Gold Mound' 33 50

Среднерослые (40-80 см)

S. japónica "Magic Carpet' 49 60

S. japónica 'Gold Flame' 54 90

S. japónica 'Shirobana' 54 40

S. nipponica 'Halward's Silver' 57 80

S. japónica 'Albiflora' 57 70

S. japónica 'Golden Princess' 59 80

S. xbumalda 'Crispa' 60 70

S. japónica 'Ruberrima' 71 60

S. japónica 'County Red' 74 60

Высокорослые (более 80 см)

S. xmargaritae 101 70

S.fritschiana 121 110

S. japónica 'Macrophylla' 130 170

Диаметр цветков (табл. 3) сортов S. japónica колебался от 0,47±0,1 ('Dvaror') до 0,83±0,1 см ('Shirobana'). Окраска цветков, как и у дикого вида, колебалась от белой до темно-бордовой. Цветки S. x-margaritae были розовой окраски и имели меньший диаметр, чем в естественных местах обитания -0,53±0,1 см. У S.xbumalda 'Crispa' цветки темно-розовые и 0,70±0,1 см в диаметре, у S. fiitschiana - белые с розовым диском, 0,85±0,1 см, у 5. nipponica Halward's Silver' - желтовато-белые, 0,9 см.

Таблица 3

Морфологические признаки видов и сортов Spiraea, 2009-2011 гг.

Диаметр, см Размер листьев, см Форма листьев

соцветия ¡ цветка длина 1 ширина

Copia S. japónica

'Gold Flame' 4,5±0,7*3,5±0,3 0,67±0,1 5,6±0,6 2,1±0,1 ланцетная

'County Red' 8,9±1,1х5,5±1,3 0,77±0,1 5,8±0,2 1,9±0,1 « край зазубренный

'Albiflora' 5,3±0,6*3,6±0,4 0,70 6,5±0,1 2,9±0,3 «-« пильчатый

'Dvaror' 3,3±0Дх2,3±0,2 0,47±0,1 1,8±0,5 0,8±0,2 «-«-«

'Gold Mound' 4,8±1,4хЗД±0,5 0,63±0,1 4,2±0,5 2,0±0,2

'Golden Princess' 5,8±1,4хб,1±2,0 0,53±0Д 53±1,0 2,0±0,4

'Macrophylla' 6^±1ДхЗ,9±0,9 0,70 10,4±0,5 5,6±0,4

'Magic Caipet' 3,5±0,5*2,9±0,2 0,57±0,1 4,0±0,2 2,2±0,3

'Ruberrima' 4,7±0,2х2,8±0,2 0,50±0,1 63±0,2 2,5±0,2

'Shirobana' 6,0±0,5хЗ,9±0,2 0,83±0,1 5,4±0,5 1,8±0,2

Виды и сорта

S. xbumalda 'Crispa' 5,3±l,l*4,£fc0,5 0,70±0,1 6,8±0,5 2,7±0,2

S. xmargaritae 4,3±0,9х3д±0,6 0,53±0,1 8,0±0,5 3,0±0,4 «-«-«

S.fritschiana 9,1±0,9*8,4±1,4 0,85±0,1 7,6±0,4 3,9±0,3 заостренно-эллиптическая

S. nipponica Halward's Silver" 2,0±0,6х1,85±0,8 0,90 1,6±0,3 0,8±0,1 продолговатая, на конце 3 зубчика

Среднее: 5,3±0,5хЗ,9±0,5 0,67±0,1 5,7±0,б 2,44:0,3

Размер соцветия сортов S. japónica колебался от 3,3±0,2х2,3±0,2 ('Dvaror') до 8,9±1Дх5,5±1,3 cm ('County Red1). У S. nipponica 'Halward's Silver1 размер соцветия составлял 2,0±0,6xl,85±0,8 см, S.xmargaritae - 4,3±0,9><3,2±0,6 см, 5. xbumalda 'Crispa' - 5,3±1,1х4,9±0,5 см, S.fritschiana - 9,1±0,9х8,4±1,4 см.

4.2 Размеры и окраска листовой пластинки. Длина листьев (см. табл. 3) сортов S. japónica изменялась от 1,8±0,5 до 10,4±0,5 см, а ширина - от 0,8±0,2 до 5,6±0,4 см. Самые маленькие листья у сорта 'Dvaror1, самые крупные ~ у сорта 'Macrophylla'. У восьми сортов форма листа ланцетная с пильчатым краем, одного - с зазубренным, одного - с цельным. У S. nipponica "Halward's Silver'

она продолговатая с 3 зубчиками на конце, длиной 1,6±0,3 и шириной 0,8±0,1 см. Листья S.xbumalda 'Crispa' ланцетные с пильчатым краем, слегка скрученные, 6,8±0,5 см длиной и 2,7±0,2 см шириной. Листья S. fritschiana - заостренно-эллиптические, 7,6±0,4 см длиной и 3,9±0,32 см шириной. Листья S.xmargaritae ланцетные с пильчатым краем, 8,0±0,5 см длиной и 3,0±0,4 см шириной.

Таблица 4

Декоративные особенности видов и сортов Spiraea, 2009-2011 гг.

Вид, сорт Окраска листьев Окраска соцветий

весной летом осенью бутонов цветков

S. japónica 'Gold Flame' медно-оранжевая зелено-желтая темно-розовая малиновая темно-розовая

S. japónica 'County Red' красная темно-зеленая темно-розовая красная темно-розовая

S. japónica 'Albiflora' светло-зеленая зеленая желтая белая белая

S. japónica Dvaror" зеленая темно-зеленая фиолетовая розовая светло-розовая, диск темный

S. japónica 'Gold Mound' желтая зелено-желтая малиновая малиновая темно-розовая

S. japónica 'Golden Princess' зелено-желтая зелено-желтая розовая розовая розовая

S. japónica 'Macrophylla' малиновая зеленая темно-малиновая розовая светло-розовая

X japónica 'Magic Caipef темно-малиновая светло-зеленая розовая малиновая темно-розовая

S. japónica 'Ruberrima' темно-бордовая темно-зеленая темно-бордовая темно-бордовая темно-малиновая, диск бордовый

S. japónica 'Shirobana' зеленая зеленая оранжевая бордовая, белая темно-розовая, белая

S. x bumalda 'Crispa' темно-бордовая зеленая, зубчики красные темно-бордовая розово-лиловая темно-розовая

S.xmargaritae калиновая зеленая, край малиновый красная темно-бордовая розовая

S.jHtschiana зеленовато-коричневая темно-зеленая темно-бордовая и желтая розовая белая, диск розовый

S. nipponica 'Halward's Silver1 салатно-зеленая темно-зеленая фиолетовая белая белая

Окраска листьев (табл. 4) у 2 таксонов весной и летом зеленая, осенью фиолетовая; у 2 - зеленая, желто-оранжевая; у 2 - желто-зеленая, малиново-розовая; у 4 - красно-малиновая весной, зеленая летом и малиново-бордовая осенью; у 2 - малиново-бордовая весной и осенью, зеленая с красным краем летом; у 1 - весной медно-оранжевая, летом зелено-желтая и осенью темно-розовая; у 1 - весной зелено-коричневая, летом темно-зеленая и осенью темно-бордовая с желтыми прожилками.

ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ РЕПРОДУКТИВНОЙ БИОЛОГИИ

5.1 Качество семян видов и сортов Spiraea в связи с происхождением и условиями формирования. В условиях лесостепи Алтайского края нерегулярное завязывание и созревание семян отмечено у 7 сортов S. japónica, S. "¿margaritae, S. fritschiana (табл. 5). Семена не завязываются в жаркое засушливое лето, или завязавшиеся семена не успевают вызревать в холодную осень. Семена S. japónica сохраняют высокую всхожесть в течение двух лет, масса тысячи семян: у S. fritschiana 0,08 г, у S. х margaritae - 0,04 г, а у S. japónica вес изменялся по сортам от 0,03 у сорта 'Gold Flame' до 0,15 г у "Magic Carpet'.

Таблица 5

Качество семян Spiraea в зависимости от длительности хранения

Вид, сорт Энергия прорастания, % Всхожесть, % Масса 1000

2010 г. 2011 г. 2010 г. 2011 г. семян, г

Семена 2010 г.

S. japónica 'Albiflora' 10,8 92,5 40,0 94,3 0,09

S. japónica 'Dvaror1 8,0 - 78,5 - -

S. japónica 'Gold Flame' 3,8 82,3 61,8 87,3 0,03

S. japónica 'Gold Mound' 29,5 86,5 90,3 92,8 0,1

S. japónica 'Golden Princess' 31,0 82,8 76,0 90,3 0,12

S. japónica Magic Carpet' 16,5 84,8 66,8 95,5 0,15

S. japónica 'Ruberrima' 18,0 95,5 73,5 98,0 0,08

S. x margaritae 0,8 20,8 4,5 36,8 0,04

Семена 2011 г.

S.jHtschiana - 63,2 - 86,1 0,08

5,2 Вегетативное размножение. Продуктивность одного маточного куста сортов S. japónica'. 'Albiflora' - 18 зеленых черенков, 'Dvaror' — 30, 'County Red' — 45, 'Golden Princess' - 66, 'Magic Carpet' - 40, 'Gold Mound' - 37, 'Gold Flame' -50, "Macrophylla' - 30; S. fritschiana - 40, S. nipponica Halward's Silver' - 30 и S. xbumalda 'Crispa' -70.

Окореняемость зеленых черенков сортов S. japónica колебался от 71,3 ('Albiflora') до 98,7% (*Macrophylla'). У видов и сортов этот показатель изменялся от 74,6 до 94,2%. Наименьший процент окоренившихся черенков наблюдался у S. fritschiana, наибольший - у S. x-bumalda 'Crispa'.

Длина черенков составляла 20 см. Длина самых длинных корней (табл. 6) у окоренившихся черенков сортов S. japónica изменялась от 15,2±2,01 до 22,8±2,3 см. У S. fritschiana длина самых длинных корней составляла 15,5±5,5 см, а у S.y-bumalda 'Crispa' - 17,7±2,8 см. Длина основной массы корней у окоренившихся черенков сортов S. japónica колебалась от 8,5±1,9 ('County Red') до 15,0±6,2 см ('Magic Carpet'). У S.fritshiana - 9,3±7,5 см, а у S. xbumalda

'Crispa' — 9,2±2,5 см. Объем корневой системы у окоренившихся черенков сортов S. japónica колебался от 1,5±1,05 ('Golden Princess') до 2,9±2,03 см3 ("Magic Carpet'). У S.fritshiana - 1,5±0,9 см3, а у S. xbumalda 'Crispa' - 3,4±2,2 см3.

Таблица 6

Морфометрические параметры корневой системы вкорененных зеленых черенков Spiraea L.

Вид, сорт L, см 1, CM V, см3

S. japónica 'Albiflora' 21,8±4,5 9,8±2,7 2,7±0,9

S. japónica 'County Red' 15,2±2,01 8,5±1,9 2,4±1,1

S. japónica 'Gold Flame' 18,1±5,4 14,2±5,3 1,9±0,9

S. japónica 'Gold Mound' 17,6±3,3 13,6±4,3 2,4±1,9

S. japónica 'Golden Princess' 22,8±2,3 14,8±6,1 1,5±1,05

S. japónica 'Magic Carpet' 18,1±6,6 15,0±6,2 2,9±2,03

S. x-bumalda 'Crispa' 17,7±2,8 9,5±2,5 3,4±2,2

S. fritshiana 15,5±5,5 9,3±7,5 1,5±0,9

Среднее: 18,3±2,7 11,8±2,8 23±0,7

Примечание: Ь - длина самых длинных корней, см; 1 - длина основной массы корней, см; V — объем корневой СИСТЕМЫ, см3

Длина корневой системы (табл. 7) однолетних саженцев сортов S. japónica колебалась от 19,7±2,5 до 25,3±5 см. У двулетних саженцев - от 25,2±2,4 до 26,5±3,8 см. Длина корневой системы однолетних саженцев S. friíschiana составляла 24,2±5,1 см, у саженцев S. nipponica Halward's Silver' - 18,7±1,2 и двулетних саженцев S. xbumalda 'Crispa' - 23±3,6 см соответственно.

Таблица 7

Морфометрические показатели 1- и 2-летних саженцев Spiraea

Вид, сорт Высота взрослого растения*, см Общая высота растения, см Диаметр корневой шейки, см Длина корневой системы, см

1-летние саженцы (посадка 2010 г.)

S. japónica 'County Red' 66,0±8,0 34,3±2,2 0,70±0,2 22,8±4,4

S. japónica 'Golden Princess' 46,Ot 13,0 28,0±2,0 0,60±0,1 25,3±5,0

S. japónica 'Magic Carpet' 46,0±3,0 23,6±2,8 0,70±0,2 19,7±2,5

S. fritschiana 112±9,0 34,4±3,2 0,90 24,2±5,1

S. nipponica 'Halward's Silver' 49,0*8,0 25,1±2,0 0,70±0,1 18,7±1Д

2-летние саженцы (посадка 2009 г.)

S. japónica 'Albiflora' 50,0±7,0 57,3±6,4 2,00±0,4 2б,5±3,8

S. japónica 'Gold Mound' 30,0±3,0 34,5±0,б 130±0,2 25Д±2,4

S. y-bumalda 'Crispa' 53,0±7,0 45,5±2,5 1,ЗО±0,2 23,0±3,6

* - 7-Ю-летние растения из списка объектов наблюдения

Диаметр корневой шейки однолетних саженцев сортов S. japónica колебался от 0,63 до 0,7 см. У двулетних саженцев этот параметр был от 1,33 до 1,97 см. Диаметр корневой шейки однолетних саженцев S. fritschiana составлял 0,9 см, саженцев S. nipponica 'Halward's Silver' - 0, 73 см, двулетних саженцев S. x-bumalda 'Crispa' — 1,33 см.

Количество побегов I порядка у однолетних саженцев сортов S. japónica колебалось от 3,7±1,2 до 5,0±1,7 шт. и II порядка от 7,0±4,4 до 22,7±4,2 шт.. Длина этих побегов колебалась от 14,7±4,3 до 19,2±0,8 и от 13,5±1,3 до 16,5±0,5 см соответственно. У двулетних саженцев сортов S. japónica количество побегов I порядка колебалось от 5,0±1,0 до 5±1,7 и II порядка - от 15,7±3,2 до 18,7±4,0 шт. соответственно. Длина их изменялась от 16,7±12,7 до 39,7±19,1 и от 21,8±13,2 до 23,0±4,6 см соответственно.

У однолетних саженцев S. fritschiana среднее количество побегов I порядка - 3 и длина их 22,3 см, а количество побегов II порядка - 7 и длина их 18,7 см. У однолетних саженцев S. nipponica Halward's Silver' количество побегов I и II порядка было 8,7±0,6 и 12,3±3,5, а длина их в среднем составляла 8,0±3,0 и 17,5±2,0 см, соответственно. У двулетних саженцев S.xbumalda 'Crispa' количество побегов I и II порядка было 5,3±2,5 и 11,3±4,7 шт., а длина их в среднем составляла 21,3±9,2 и 10,7±0,6 см соответственно.

Высота двулетних саженцев S. japónica равна высоте взрослых растений, а двулетних саженцев S. xbumalda 'Crispa' лишь на 7,5 см меньше. Однолетние саженцы S. fritschiana достигают 1/3 высоты взрослого растения, а саженцы S. nipponica "Halward's Silver' - 1/2 высоты.

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНОСТИ ИНТРОДУКЦИИ ВИДОВ И СОРТОВ SPIRAEA L.

В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Подведение итогов интродукции новых видов и сортов Spiraea в условиях лесостепи Алтайского края проводилось по методике интегральной числовой оценки жизнеспособности и перспективности интродукции деревьев и кустарников П.И. Лапина (1973).

По степени перспективности для интродукции виды и сорта Spiraea разделены нами на группы (табл. 8):

I. Вполне перспективные (более 90 баллов): S.japonica\ 'Albiflora', 'Golden Princess' и T)varor', а также S.fritshiana.

II. Перспективные (85-90 баллов): S. japónica: 'Gold Mound', 'Magic Carpet', 'Gold Flame' и S. nipponica 'Halward's Silver'.

III. Менее перспективные: S. japónica: Macrophylla', 'County Red', 'Shirobana', 'Ruberrima', S. xbumalda 'Crispa' и S. xmargaritae.

По шкале Н.А Коляда (2011) карликовые сорта S. japónica CDvaror1 и 'Gold Mound') отнесены к среднедекоративным (см. табл. 8). Из среднерослых самые высокодекоративные сорта S. japónica - 'Gold Flame' и 'Golden Princess', a также S.xbumalda 'Crispa', которые набрали по 47 баллов, остальные - средне-декоративные. Из высокорослых лишь S. jritschiana обладает высокой декоративностью. У S. japónica 'Macrophylla' наименьшее количество баллов (29), но она отличается прекрасной окраской в осенний период.

Таблица 8

Оценка жизнеспособности и декоративности видов и сортов Spiraea

к условиям интродукции, балл

Вид, сорт Перспектив- Декоративность Декоратив-

ность ность цветения

Карликовые (до 40 см)

S. japónica 'Gold Mound' 85 45 6

S. japónica 'Dvaroi' 100 37 6

Среднерослые (40-80 см)

S. "bumalda 'Crispa' 63 47 7

S. japónica 'Shirobana' 73 41 6

S. japónica 'Ruberrima' 75 39 6

S. japónica 'County Red' 73 43 7

5. nipponica 'Halward's Silver' 90 35 6

S. japónica "Magic Carpet' 85 45 7

S. japónica 'Albiflora' 95 39 6

S. japónica 'Gold Flame' 90 47 6

S. japónica 'Golden Princess' 95 47 6

Высокорослые (более 80 см)

S. japónica 'Macrophylla' 63 29 4

5. xmargaritae 70 39 4

S.fritshiana 100 49 7

По шкале Г.Е. Мисник (1976) наименьшая декоративность во время цветения (4 балла) отмечена у S. japónica 'Macrophylla' и S. x-margaritae. Восемь таксонов (сорта S. japónica 'Albiflora', 'Dvaror', 'Gold Flame', 'Gold Mound', 'Golden Princess', 'Ruberrima' и 'Shirobana', а также S. nipponica Halward's Silver') были оценены нами в 6 баллов. Четыре таксона (Сорта 5. japónica 'County Red' и 'Magic Carpet', S.xbumalda 'Crispa' и S. fritschianá) получили наивысший балл - 7.

выводы

1. Наибольшая зимостойкость отмечалась у S. japónica: TDvaror' и 'Golden Princess', S. fritshiana, S. nipponica 'Halward's Silver' (обмерзание концов однолетних побегов), средняя - S. japónica: 'Albiflora', 'County Red', 'Gold Flame', 'Gold Mound', 'Magic Carpet', 'Shirobana' (обмерзание и однолетних и многолетних ветвей), самая низкая - S. japónica: 'Macrophylla' и 'Ruberrima', S.xbumalda 'Crispa', S. xmargaritae (обмерзание растений до уровня почвы). В условиях и типичных, и экстремальных зим у сортов S. japónica, S. xbumalda, S. fritschiana, S. Xmargaritae и S. nipponica подмерзали одно- и многолетние ветви, как до уровня снега, так и до уровня земли.

2. Установлено, что 13 видов и сортов Spiraea по срокам прохождения фенофаз укладывались в более короткий вегетационный период, чем на родине видов, благодаря его высокой теплообеспеченности. Только S.xbumalda 'Crispa' уходила под снег в цветущем виде. Семена образовывали S. fritschiana и 7 сортов S. japónica.

3. У большинства таксонов сроки зацветания варьировали незначительно (4-8 дней), а у S. japónica: 'Albiflora' и 'Macrophylla' под влиянием погодных условий эти даты отклонялись на 12-25 дней.

4. Продолжительность цветения изменялась по видам и сортам от 15,3 до 103 дней. Значительное варьирование периода цветения под влиянием засушливых условий весны и лета наблюдалось у S. japónica: 'Magic Carpet', 'Golden Princess' и 'County Red', у остальных - в пределах нормы.

5. Выявлено, что раньше всех (II декада сентября) осеннее окрашивание листьев начиналось у S. japónica 'Ruberrima' и 'Gold Flame', а также у S. fritschiana. У остальных таксонов - в III декаде сентября.

6. Высота куста видов и сортов Spiraea изменялась от 0,25 до 1,20 м. Под влиянием более сильных подмерзаний, сухих и жарких условий весны и лета значительно изменялась высота S. japónica 'Shirobana', S.xbumalda 'Crispa' и S. xmargaritae.

7. Размеры соцветий, цветков и листьев не изменялись под влиянием погодных условий. Максимальный размер цветка наблюдался (0,9 см) у S. nipponica "Halward's Silver', минимальный (0,47 см) - S. japónica 'Dvaror'. Наибольший размер соцветия (9,1x8,4 см) у S. jntschiana, наименьший (3,3x2,3 см) у S. japónica T)varor'. Наибольший размер листьев (10,4x5,6 см) у S. japónica Macrophylla', наименьший (1,8x0,8) - у S. japónica 'Dvaror'.

8. У всех видов и сортов выявлен высокий полиморфизм окраски листвы в течение всего вегетационного периода. Дважды за сезон (летом и осенью) меняют окраску - S. japónica: 'Gold Flame', 'County Red', 'Gold Mound', 'Macrophylla', "Magic Carpet' и 'Ruberrima', а также S. xbumalda 'Crispa', S. xmargaritae и S. fritschiana-, один раз за сезон (осенью) - S. japónica: 'Albiflora', TDvaror' и 'Shirobana', S. nipponica 'Halward's Silver'. У 9 таксонов цветки от светло- до темно-розовых, у 3 - белая, у 1 - темно-малиновая, у 1 — белые и розовые цветки на одном соцветии.

9. Завязывание и созревание семян видов и сортов Spiraea в условиях лесостепи Алтайского края нерегулярное. Этот показатель зависит от тепло— и влагообес-печенности вегетационного периода. Семена S. japónica сохраняют высокую всхожесть в течение 2-х лет.

10. Окореняемость зеленых черенков S. japónica колебалась от 71 до 99%, у S. fritshiana - 75%, у S. nipponica "Halward's Silver' и S. xbumalda 'Crispa' - 93 и 94%. Наименьшей длиной корневой системы обладали окоренившиеся зеленые черенки S. japónica 'County Red', наибольшей - S. japónica 'Golden Princess', наибольшим объемом корневой системы обладали черенки S. xbumalda 'Crispa', наименьшим — S. fritshiana. Саженцы S. japónica и S. xbumalda в двухлетнем возрасте достигают параметров взрослого растения. Однолетние саженцы S. fritschiana достигают 1/3 высоты взрослого растения, а саженцы S. nipponica "Halward's Silver' - 1/2 высоты.

11. Установлено, что наиболее перспективными и декоративными для озеленения Алтайского края являются - сорта S. japónica: 'Albiflora', 'Golden Princess', 'Gold Mound', "Magic Carpet", 'Gold Flame' и 'Dvaror', а также S. fritschiana и S. nipponica "Halward's Silver". Менее перспективные таксоны отличаются: высокой декоративностью во время цветения (сорта S. japónica "County Red", "Ruberrima" и 'Shirobana'), высокой декоративностью листвы (5. japónica •Macrophylla' и S. xmargaritaé), ay S. xbumalda 'Crispa' декоративны и соцветия и листва.

Практические рекомендации'.

Для ландшафтных архитекторов:

1. Рекомендованы группы Spiraea:

1) цветущие в июне - сорта S. japónica 'Golden Princess" и 'Gold Mound', a также S. fritschiana и S. nipponica "Halward's Silver";

2) цветущие в июле-августе — сорта S. japónica:'Magic Carpet', 'Gold Flame', 'Ruberrima', 'County Red', 'Albiflora', "Dvaror", 'Macrophylla' и 'Shirobana', a также S. xbumalda 'Crispa' и S. xmargaritaé;

3) Цветение 15-30 дней - сорта S. japónica: 'Gold Flame', 'Dvaror' и "Ruberrima', а также S. nipponica "Halward's Silver";

4) Цветение 30-60 дней - сорта S. japónica: "Golden Princess", "Gold Mound", 'Magic Carpet', 'County Red', 'Albiflora', "Macrophylla' и 'Shirobana', а также S. xmargaritaé, S. fritschiana и S. nipponica 'Halward's Silver';

5) Цветение более 100 дней - S. xbumalda 'Crispa".

2. По высоте куста и окраске листвы виды и сорта разбиты на группы:

1) карликовые (до 40 см) - сорта S. japónica 'Dvaror1 и 'Gold Mound' (с зеленой и зелено-желтой окраской листвы в летний период);

2) среднерослые (40-80 см) - 7 сортов S. japónica ('Magic Carpet', 'Golden Princess', 'Shirobana', 'Gold Flame', 'Albiflora', 'County Red', 'Ruberrima'), S. nipponica 'Halward's Silver", S. xbumalda 'Crispa' (с различным оттенками зеленого, желтого и малинового цвета листвы в разные сезоны);

3) высокорослые (более 80 см) - S. xmargariíae, S. fritshiana, S. japónica 'Macrophylla' (из которых две последних отличается яркой окраской осенью). Для селекционеров:

1. В условиях Алтайского края образуют семена 7 сортов S. japónica: 'Albiflora', 'Dvaror', 'Gold Flame', 'Gold Mound', 'Golden Princess', "Magic Carpet' и 'Ruberrima', а также S. xmargaritae и S. fritschiana. Семена S. japónica сохраняют высокую всхожесть в течение 2-х лет.

Для производства:

2. Для планирования объемов закладки маточных насаждений конкретных сортов следует учитывать черенковую продуктивность и оптимальную схему посадки.

3. Оптимальная схема посадки: 50 см для карликовых сортов, 60-90 - для среднерослых, 100-150 - для высокорослых.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Крапивко E.H. Изменчивость сроков зацветания видов и сортов Spiraea L. в условиях умеренно засушливой колочной степи Алтайского края //Аграрная наука - сельскому хозяйству: сборник статей, - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010. кн. 2, С. 294-296.

2. Крапивко E.H. Интродукция рода Spiraea L. в условиях лесостепи Алтайского края //Декоративное садоводство Сибири: проблемы и перспективы. - Барнаул: Изд-во «ЕВРОПРИНТ», 2010. - С. 59-63.

3. *Крапивко E.H. Зимостойкость и декоративные особенности видов и сортов Spiraea L. в условиях умеренно засушливой колочной степи Алтайского края.// Аграрный вестник Урала№1 (80), 2011. - С. 11-13.

4. Крапивко E.H. Сезонный ритм развития и качество семян видов и сортов Spiraea (Rosaceae) в условиях лесостепи Алтайского края Л Проблемы сохранения растительного мира Северной Азии и его генофонда/ Материалы Всероссийской конференции, посвященной 65-летию Центрального сибирского ботанического сада и 100-летию со дня рождения профессоров К А. Соболевской и A.B. Куминовой (Новосибирск, 23-25 августа 2011 г.). - Новосибирск: Изд-во «Сибтехнорезерв», 2011. - С. 97-100.

5. Крапивко E.H., Долганова З.В. Биоморфологические особенности видов и сортов Spiraea L. в условиях лесостепи Алтайского края // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: Сбор. науч. статей. - Барнаул: АРТИКА, 2011. -С. 72-74.

6. *Крапивко E.H. Некоторые результаты интродукции древесных растений в условиях лесостепи Алтайского края // Плодоводство и ягодоводство России: Сб. науч. работ / ВСТИСП. - Москва, 2012. - т. 30. - С. 220-229.

* — издания, рекомендованные ВАК

Подписано в печать 05.04.2012 г. Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов. Печать ризографная. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ NsjS.

Издательство АГАУ 656049, г. Барнаул, пр. Красноармейский, 98 62-84-26

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Крапивко, Екатерина Николаевна, Барнаул

61 12-3/1175

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ САДОВОДСТВА СИБИРИ ИМЕНИ М.А. ЛИСАВЕНКО (ГНУ НИИСС Россельхозакадемии)

На правах рукописи

ч //

КРАПИВКО Екатерина Николаевна /

МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ И СОРТОВ SPIRAEA L. ПРИ ИНТРОДУКЦИИ В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ

АЛТАЙСКОГО КРАЯ

03. 02. 01 - ботаника

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: Д-р. биол. наук, профессор Шмаков А.И.

Барнаул-2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

РОДА SPIRAEA L....................................................................................................9

1.1 Систематика, география, экология.........................................................9

1.2 Характеристика рода Spiraea....................................................................11

1.3 Классификация видов рода Spiraea ...............;............................................13

1.4 История интродукции рода Spiraea............................................................................................15

1.5 Биологические особенности видов рода Spiraea..............................18

1.5.1 Зимостойкость видов и сортов..........................................................19

1.5.2 Требования к условиям произрастания. Биологические и экологические особенности................................................................................................................22

1.5.3 Ритмы сезонного развития при интродукции...................................26

1.6 Устойчивость к вредителям и болезням рода Spiraea..............................................31

1.7 Особенности репродуктивной биологии.......................................................32

1.7.1 Семенное размножение...............................................................................32

1.7.2 Особенности проращивания семян......................................................................................34

1.7.3 Вегетативное размножение.........i..................................................35

1.7.4 Микроклональное размножение..........................................................................36

1.8 Народнохозяйственное значение рода Spiraea................................................................37

ГЛАВА 2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.... 44

2.1 Климатические условия г. Барнаула; и лесостепи Алтайского края............44

2.1.2 Погодные условия в годы исследований.........................................45

2.2 Сравнительная характеристика климатических условий Японии, Центрального Китая, Кореи и Алтайского края...............................................50

2.3 Объекты исследований................i......................................................................................52

2.4 Методы исследований..................................................................55

ГЛАВА 3. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ И СОРТОВ

SPIRAEA.......................................:............................................................58

3.1 Зимние повреждения побегов........I..................................................................58

3.2 Ритмы сезонного развития.....................................................................61

ГЛАВА 4. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВИДОВ И

СОРТОВ SPIRAEA.................................................................................................................74

4.1 Параметры куста, соцветий и цветка 7-10-летних растений...............74

4.2 Размеры и окраска листовой пластинки..................................................82

ГЛАВА 5. ОСОБЕННОСТИ РЕПРОДУКТИВНОЙ БИОЛОГИИ........................91

5.1 Качество семян видов и сортов Spiraea в связи с происхождением и условиями формирования....................................................................91

5.2 Вегетативное размножение..................................................................................95

ГЛАВА 6. ОЦЕНКА ПЕРСПЕКТИВНОСТИ ИНТРОДУКЦИИ ВИДОВ

И СОРТОВ SPIRAEA В УСЛОВИЯХ АЛТАЙСКОГО КРАЯ..................................108

ВЫВОДЫ..................................................................................................................................................................125

Практические рекомендации............. J..................—......................128

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК...;......................................................130

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Род Spiraea L. (таволга, спирея) относится к семейству Rosaceae Juss. подсемейству Spiroideae Agardh., который состоит из 80-100 видов (Редер, 1949; Чаховский, Орленок, 1985). На территории России в естественных условиях произрастает 22 вида (Деревья и кустарники СССР, 1954). Род делится на 3 (Редер, 1949; Колесников, 1974) - 4 секции (Чаховский, Орленок, 1985). Представители секций Chamaedryon Ser., Calospira С. Koch, и Glomerati Nakai. цветут на побегах прошлого года, а секции Spiraria Ser. - на побегах текущего года. Во флоре Алтая произрастают виды из секции Chamaedryon Ser.: S. chamaedryfolia L., S. media Fr. Schmidt, S. crenata L., S. hypericifolia L., S. alpina Pall, и S. trilobata L. К редким отнесены S. crenata в Белгородской области (Золотухин, 2011) и S. trilobata - в Алтайском крае (Красноборов и другие, 2003).

Виды рода Spiraea распространённы преимущественно в лесостепной, степной и полупустынной зонах и в субальпийском поясе гор северного полушария (Цветковые растения, 1981).

В мире спиреи ценятся за неприхотливость, декоративные (длитедьное цветение, разнообразие морфологических признаков) (Bruns Pflanzen, 2006; Александрова, 2009; Fan, Wang, 2011), лекарственные, медоносные, кормовые и другие полезные свойства (Растительные ресурсы..., 1987; Kim et al., 1999; Дикорастущие полезные..., 2001; Morita et al., 2005; Yoshida et al., 2008; Коропачинский, 2010; Кочергина, Пожидаева, 2Ö10). Хорошо переносят обрезку и пересадку, быстро растут (Галактионов, 1963). Замечательно, что спиреи различаются по высоте куста от 0,4 до 1,5 м, по срокам цветения с мая по август; цветение каждого вида длится до 40 дней. В европейских питомниках выращивается 20-30 видов и сортов спиреи и считают их самыми распространенными декоративными кустарниками для использования в озеленении (Bruns Pflanzen, 2006). Их высаживают как солитеры и бордюрные кустарники, в группах, как поздноцветущие, почвопокровные, в миксбордеры с многолетниками. i

Интродукция видов рода Spiraea, встречающихся на территории нашей страны, началась в XVI в., когда ввели в культуру S. salicifolia L. (1586 г.), опередившуя на полвека S. hypericifolia (1640 г.). Через 200 лет стали возделывать еще четыре вида: S. media (1789 г.), S. chamaedryfolia (1789 г.), S. crenata (1800 г.), S. trilobata (1801 г.). В конце XIX в. (1892 г.) была интродуцирована S. betulifolia Pall. (Связева, 1969). На сегодняшний день в ботанических садах России (Москва, |Санкт-Петербург, Новосибирск, Томск, Иркутск, Абакан и др.) поддерживаются коллекции от 18 до 69 видов и сортов спиреи (Макридин, 2005; Кузеванов, Сизых, 2005; Лиховид, 2007; Встовская, Коропачинский, 2008). В настоящее время интродуцируют сорта с махровыми цветками, компактные и низкорослые; карликовые, окрашеннолистные и с ремонтантным цветением (Древесные растения, 1982; Растения открытого грунта..2002; Немова, 2005; Макридин и др., 2005; Карпун, 2008).

В Алтайском крае в ГНУ НИИСС им. М.А. Лисавенко (НИИСС) З.И. Лучник, начиная с 1950 г., изучила 45 восточносибирских, дальневосточных, американских, японских и китайских видов и гибридов. В озеленительный ассортимент были включены: S. hypericifolia, S. crenata, S. chamaedryfolia, S. salicifolia, S. trilobata, S. latifolia (Ait.) Borckh., S. japónica Sieb., S. betulifolia, S. xbumalda Burv., S. media (Лучник, 1970) и позднее - S. japónica 'Alpina', S. japónica 'Plena', S. cinerea 'Grefscheim'. Не зимостойкие летнецветущие виды спиреи она рекомендовала использовать как цветущие и декоративно-лиственные многолетники. Наиболее насыщена цветущими видами вторая половина мая и первая половина июня, когда цветет большинство сибирских, дальневосточных видов. З.И. Лучник (1988) установила для спиреи декоративную долговечность от 7 до 20 лет в зависимости от принадлежности к секции: Spiraria, Chamaedryon и Calospira.

В настоящее время в условиях лесостепи Алтайского края в НИИСС на первичном изучении находятся 14 видов и сортов из секций Calospira, Chamaedryon, отличающиеся по морфологическим признакам и срокам цветения от ранее рекомендованных видов. Актуально изучение их

зимостойкости, ритмов роста и развития, степени реализации признаков (окраска и размер цветков, окраска листьев, высота кустов) и выделение наиболее перспективных для производственного размножения и совершенствования озеленительного ассортимента.

Цель работы - изучить морфобиологические и репродуктивные особенности видов и сортов Spiraea при интродукции в лесостепи Алтайского края, рекомендовать наиболее декоративные в зональный ассортимент. Задачи:

1. Оценить степень зимних повреждений видов и сортов Spiraea.

2. Выявить ритмы роста и развития.

3. Установить изменчивость морфологических признаков.

4. Изучить некоторые особенности репродуктивной биологии при интродукции: качество семян, зеленое черенкование.

5. Оценить перспективность интродукции и декоративность видов и сортов Spiraea в условиях лесостепи Алтайского края и дать рекомендации по выращиванию. !

Защищаемые положения:

1. Адаптационный потенциал видов и сортов Spiraea достаточно высок и даже после зимних повреждений в условиях короткого вегетационного периода Алтайского края они способны сохранять свойственные им ритмы роста и развития. :

2. Успешность интродукции видов и сортов Spiraea выражается в высокой побегообразовательной способности 14 культиваров и способности формировать качественные семена S. fritschiana Schneid, и 7 сортов S. japónica.

3. Ассортимент Spiraea для условий лесостепи Алтайского края обеспечивающий продолжительный декоративный эффект.

Научная новизна. Впервые в условиях лесостепи Алтайского края для 14 видов и сортов Spiraea отмечены особенности зимних повреждений, ритмов роста и развития, продолжительность декоративного периода, изменения параметров морфологических признаков в связи с генотипом, возрастом и

погодными условиями года. Выявлена способность образовывать семена высокого качества у S. fritschiana и 7 сортов S. japónica, и вегетативная продуктивность 8 сортов S. japónica, S. nipponica 'Halward's Silver', и S. fritschiana. Для 5 видов S. japónica, S. fritschiana, S. nipponica 'Halward's Silver' и S. xbumalda 'Crispa' установлены параметры растений в однолетнем и двулетнем возрасте после черенкования. Проведена оценка перспективности интродукции и декоративности изучаемых видов и сортов.

Практическое значение. В ассортимент рекомендованы: 2 сорта S. japónica - карликовые с зеленой и зелено-желтой окраской листвы в летний период, 7 сортов S. japónica, S. nipponica 'Halward's Silver' и S. xbumalda 'Crispa' - среднерослые с различным оттенками зеленого, желтого и малинового цвета листвы, меняющиеся 2-3 раза за сезон и S. xmargaritae Zbl., S. fritshiana, S. japónica 'Macrophylla' - высокорослые с яркой окраской осенью; 2 таксона -продолжительно цветущие (50-100 дней и более). Установлена возможность селекции S. fritschiana и 7 сортов S. japónica, образовавших семена. Установлена схема посадки маточников и их вегетативная продуктивность, окореняемость черенков и габитусы 1-2-летних саженцев.

Личный вклад соискателя. Результаты исследований, представленные в диссертации, получены соискателем лично в Центре декоративного садоводства НИИСС. В 2011 г. автор удостоен диплома за лучшую законченную научную разработку на конкурсе законченных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ученых Сибирского регионального отделения Россельхозакадемии.

Благодарности. Автор выражает благодарность своему научному руководителю доктору биологических наук, профессору Александру Ивановичу Шмакову за поддержку й неоценимую помощь в осмыслении материала и написании работы. Доктору с.-х. наук, профессору Зое Владимировне Долгановой за терпение и помощь в написании диссертации.

За помощь при работе в полевых |условиях автор выражает благодарность сотрудникам дендрария НИИСС.

Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на научных конференциях различного уровня: международных -«Аграрная наука - сельскому хозяйству» (Барнаул, 2010); «Декоративное садоводство Сибири: проблемы и перспективы» (Барнаул, 2010); «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии» (Барнаул, 2011); всероссийских -«Коняевские чтения», посвященная памяти д. с.-х. наук, профессора Н.Ф. Коняева и 70-летию агрономического факультета (Екатеринбург, 2010); «Проблемы сохранения растительного мира Северной Азии и его генофонда» (Новосибирск, 2011); «Генетические ресурсы культурных растений и их диких сородичей в селекции на экологическую устойчивость» (Москва, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы 6 научных статей, в том числе 2 статьи в рецензируемых изданиях.

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 155 страницах, содержит 26 таблиц, 59 рисунков, 4 приложения. Работа состоит из введения, 6 глав, выводов и практических рекомендаций. Библиографический список включает 280 наименований, в том числе 55 на иностранных языках.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ МОРФОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РОДА SPIRAEA L.

1.1 Систематика, география, экология

Род Spiraea L. (спирея, таволга, волжанка, топулга (аз.), аспирак (арм.), гракали (груз.)) относится к отделу Magnoliophyta (Angiospermae), классу Magnoliopsida (Dicotylédones), подклассу Rosidae, надпорядку Rosanae, порядку Rosales, семейству Rosaceae Juss.,: подсемейству Spiraeoideae Agardh (Тахтаджян, 1987).

Подсемейство Spiraeoideae, представленное наиболее архаичными представителями розоцветных, по мнейию большинства систематиков занимает исходное положение в семействе Rosaceae и имеет важное основополагающее значение для установления родственных отношений в этой большой и сложной группе покрытосеменных растений. Тем не менее, спирейные - одно из самых слабо изученных подсемейств среди розоцветных (Бондарь, 2000).

Ареалы видов рода Spiraea охватывают различные климатические области. Природные местообитания спирей также отличаются огромным разнообразием (Максимович, 1879; 1889; Tarouca, Schneider, 1922; Комаров и Клобукова-Алисова, 1932; Victorin, 1935; Britton, Brown, 1936; Bailey, 1937; Rehder, 1949; Комаров, 1950, 1950a, 19506, 1953; Гроссгейм, 1952; Шульгина, 1954; Rydberg ,1954; Грубов, 1955; Аврорин, 1956; Попов, 1957; Караваев, 1958; Качурина, 1958; Качурина, Александрова, 1967).

Объем рода Spiraea четко не установлен из-за большого полиморфизма составляющих его видов и различного подхода исследователей к объему вида (Шарловская, 1984). Число видов, по мнению разных авторов, колеблется от 48 (Гроссгейм, 1952) - 70-90 (Rehder, 1949; Галактионов, 1963; Соколов, Связева, 1965; Качалов, 1970; Гроздова, 1986; Коновалова, Шевырева, 2004) до 100-130 (Lemee, 1935; Engler, 1965; Raskauskas, 1965; Панас, 1973; Цветковые растения, 1981; Александрова, 2000). По данным С.А. Мамаева и Л.А. Семкиной (1988) из 90 видов рода Spiraea - 1/3 составляют гибриды, поскольку спиреи обладают исключительной способностью давать стойкие помеси, по своим декоративным

качествам часто превосходящие родительские виды (Деревья и кустарники..., 1954; Коропачинский, Милютин, 2006; Виноградова, Майорова, Хорун, 2010), некоторые гибриды S. salicifolia описаны как особые таксоны (Цвелёв, 2000).

Виды рода Spiraea распространены преимущественно в лесостепной, степной и полупустынных зонах и в субальпийском поясе гор северного полушария. Южная граница в Азии проходит по восточным и северным Гималаям, в Америке - в Мексике (Деревья и кустарники..., 1954). Большинство спирейных обитает в горах, в лесном поясе и на открытых прогреваемых солнцем пространствах, по каменистым россыпям, склонам ущелий, берегам рек (Цветковые растения, 1981). Типовой вид - S. salicifolia широко распространен в средней полосе России, в Сибири, на Дальнем Востоке, а также в Китае, Японии и Северной Америке (Флора Центральной Сибири, 1979).

Во флоре России и стран СНГ по данным разных авторов встречается от 7 (Калиниченко, 1972) - 20 (Пояркова, 1939; Качалов, 1970) до 24-27 видов спиреи (Славкина, 1972; Связева, 1966; Черепанов, 1981). На территории Азиатской России 18 видов Spiraea (Коропачинский, 2002), из них 5 видов во флоре Байкальского заповедника (Краснопевцев, Краснопевцева, 2011). S. salicifolia и S. média относятся к : евразиатскому типу ареала - виды распространены в Европе и на материковой части Азии (Плотникова, 1977). S. xbumalda, S. nipponica Maxim., S. vanhouttei (Briot) Zbl., S. douglassii Hook., S. arguta Zbl., S. syringaeflora Lam., S. japónica - распространены в зонах смешанных лесов, лесостепи, степи, горного Кавказа и Крыма, а последние 4 вида еще и в полупустыне; S. chamaedryfolia, S. salicifolia - в зонах хвойных и смешанных лесов, лесостепи и степи; S. hypericifolia, S. media - в зонах хвойных и смешанных лесов, лесостепи, степи, полупустыни, горного Кавказа и Крыма (Вехов, 1954). S. crenata - в лесостепной, степной и полупустынной зонах Предкавказья, восточного и южного Закавказья, в восточной части Западной Европы. S. ferganensis A. Pojark. произрастает в подлеске яблоневых редин и среди зарослей кустарников в полосе лесов Ферганского хребта

i 11 (Средняя Азия). S. alpina Pall, произрастает в лесном поясе (Алтай, Саяны, Монголия, Центральный и Западный Китай) во влажных понижениях и до мохово-лишайниковых тундр в альпийском поясе, спускается и ниже горнолесного пояса по берегам рек, лужайкам, болотам. Остальные виды произрастают в лесостепной, степной и горной областях Восточной и Западной Сибири, Дальнего Востока и Азии (Деревья и кустарники ...,1954).

Во флоре Алтайского края род представлен весеннецветущими видами из секции Chamaedryom S. chamaedryfolia, S. media, S. crenata, S. hypericifolia, S. flexuosa Fisch. Ex. Cambess., S. alpina и S. trilobata (Лучник, 1970; Красноборов, Ломоносова, Шауло и др., 2003). Из них лишь S. trilobata отнесена к редким, встречается в предгорьях Западного Алтая в каменистых степях, россыпях и скалах. S. hypericifolia распространена в степях, разреженных лесах, на скалах, изредка в лесостепи. S. chamaedryfolia и S. crenata обычны в большинстве районов края/ a S. media - в предгорьях Алтая и правобережье Оби (Красноборов, Ломоносова, Шауло и другие, 2003). Все виды отнесены к медоносам и к декоративным растениям, a S. chamaedryfolia, S. flexuosa и S. crenata еще и кормовые.

В Красную книгу внесена S. crenata в Белгородской области (Золотухин, 2011), где он�