Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Повышение продуктивности однолетних цветочных растений в условиях Западной Сибири

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Повышение продуктивности однолетних цветочных растений в условиях Западной Сибири"

РосснЛсхз» акадгииз каук СкС:гро:се отд«.7с:з?г

Цсьтрглыа>:й СибиэсхнЯ ботхкичесжЯ еад

[п правах рукописи УДК 551.14+53.03

ПАСЬКО ОЛЬГА АНАТОЛЬЕВНА

ПОВЫШЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ОДНОЛЕТНИХ ЦВЕТОЧНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Специальность 03.00.05 - ботаника

Автореферат

диссертации на сопсханиг ученой степени кандидата биологических гаух

Новосибирск -1954

Работа выполнена в Сибирском ботаническом саду Томского государственного университета и Центральном Сибирском ботаническом саду СО РАН

Научный руководитель - доктор сельскохозяйственных наук, профессор Еременко JIJI.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, Барахтенова Л.А.

кандидат биологических наук, Пятацкая Л.И.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт садоводства Сибири имени М.А. Лнсавенко, г. Барнаул

на заседании диссертационного Совета Д. 002.90.0) по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Центральном Сибирском ботаническом саде СО РАН Адрес: 630090 г.Новосибирск, S0, Зодотодолккская, 101.

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

Защита состоится

Автореферат разослан

Секретарь диссертационного Совета кандидат биологических наук

Общая характеристика работа

Развитие цветоводства в Западной Сибири в значительной степени сдерживается недостаточным ассортиментом цветочно-декоративных растений и отсутствием рекомендаций по выращиванию семенного материала многих видов. Для озеленения в Снбирсхом регионе часто используются нерайоннрованные сорта, мало приспособленные к неблагоприятным погодным условиям и необеспеченные чистосортными качественными семенами.

¡le ib работы - обоснование путей совершенствования цветоводства в Западно»'! Сибири на основе выявления перспективных видов и сортов однолетни* цветочных растений, повышения их продуктивности, улучшения семеноводства.

Основные шдачн - изучение особенностей роста и развития однолетних цветочных растений, влияния на них погодных условий вегетационного периода в г.Томске; исследование экологически чистых стимуляторов роста н развития растений, влияющих на декоративные качества, цветочную и семенную продуктивность, устойчивость растений к неблагоприятным погодным факторам; разработка рекомендаций по предпосевной обработке семян и выращиванию растений.

Для выполнения поставленных задач были проведены;

- сравнительный анализ легнихов по способнйсти к плодоношению з пяти пунктах Сибири (по литературным данным);

- изучение видов растений, перспективных для интродукции в местных условиях,и анализ хода генеративных процессов летников в зависимости от метеорологических факторов;

- исследование морфогенеза и органогенеза летников как основы их продуктивности:

- изучение жизнеспособности семян, ее изменчивости в процессе их со-]реванчя и хранения; анализ неоднородности семян летников;

- исследование биостимулируюших свойств электрохимически ахтави-рованмой воды (ЭХАВ), механизма ее воздействия на семена и влияния чэ морфогенез и продуктивность летников;

- разработка новых способов предпосевной обработки семян, повышающих продуктивность растений.

Повита работы:

1. В результате изучения репродуктивных процессов летников а условиях Томска они распределены по четырем группам классификации И.В. Верещагиной (196S). Число видов по группам; I - 3, П - 20, III - 11, IV - 6. Подсчитаны суммы эффективных (выше 5°С) температур, необходимые для полного цикла роста и развития растений этих четырех групп, и показано влияние гпдротермических условий на морфогенез растений.

2. Проведено описание этапов органогенеза пяти видов летников -амаранта хвостатого, вьюнка трехцветного, гипсофилы изящной, кларкин изящной и кореопсиса красильного в условиях Томска. Предложена схема взаимосвязи этапов орган»! снеза »'элементов продуктивности для летнихов.

3. Исследованы натуральная, топографическая и разногоднчназ неоднородность семян, а также щменеиие жизнеспособности семян в процессе созревания и хранения. Дана характеристика технического и биологического долголегия семян 61 вида.

4. Изучены новые экологически чистые стимуляторы роста и разиитня растений на основе активированной различными способами воды, а также мелиорант, представляющий смесь почвенного субстрата с намагниченным до насыщения порошком мапштотвердого феррита; изучены изменения физико-химических свойств ЭХАВ в процессе ее релаксации и метаболизма семян после их обработки ЭХАВ.

Защищаемые положения:

1. Обоснованность группировки летннков по способности к плодоношению в г. Томске в рамках классификации их в регионе Сибири и характеристика теплотребователыюсти видов в ходе морфогенеза.

2. Описание этапов органогенеза шести видов н морфологическая характеристика 20 видов летников в разные периоды вегетации в условиях лес-нон зоны Западной Сибири; взаимосвязь фенофаз и этапов органогенеза с элементами продуктивности.

3. Характеристика семян летников по морфологическим признакам, неоднородности и срокам сохранения жизнеспособности.

4. Стимулирующий эффект предпосевной обработки семян 20 впдоз ЭХАВ, обусловленный электромагнитными и акустическими колебаниями, проявляющийся п повышении уровня метаболизма, усилении ростовых процессов и увеличении цветочной и семенной продуктивности.

Работа по теме диссертации проводилась с I9S4 по 1992 г. По материалам проведенных исследований опубликовано 28 печатных работ, включая описания изобретений и патентов.

Результаты диссертационных исследований доложены на межлабораторных семинарах в Сибирском ботаническом саду Томского госуниверснтета (1986-1990) м на межлабораторном семинаре в ЦСБС СО РАН (1994 г.), "Чтениях памяти Р.Е.Левшюй" в Ульяновске (1988), Второй регионхтыюй конференции молодых ученых "Ботанические исследования в Сибири" в Новосибирске (1S8S), на совещании "Проблемы карпологии и кариогенеза" в Кишиневе (1989), на международной конференции ИСТА в Новосибирске (1990, стендовый доклад) и на Всесоюзном совещании "Нетрадиционны: электротехнологии, используемые в сельском хозяйстве" в Ялте (1991). Полученные результаты нашли применение в цветоводческом хозяйстве совхоза-фирмы "Томич".

Диссертация содержит 252 страницы текста и иллюстрационного материала, включая 43 таблицы и 39 рисунков, состоит из введения, шести глав, выводов, практических рекомендаций, семи приложений и списка цитируемой литературы (259 наименований).

Условия, объекты и методы проведения опытов и исследований

Метеорологические условия Западной Сибири ограничивают широкое внедрение растений из регионов с более благоприятным климатом, предъявляя к [»продукционному материалу жесткие требования. Средние температуры по г. Томску составляют (°С): в мае 8,1; в июне 15,0, в июле 17,8; в августе 16,1 и в сентябре 9,1; количество осадков по месяцам - соответственно 44, 70, 75, 71 и 46 мм.

Объектами исследований в течение 1986-1991 гг. были летники 20 видов из 15 семейств: адонис летний - Adonis aestivalis L. (Rammculaceae), амарант хвостатый - Amarantlius caudatus L. (Amaraiithaccae), астра китайская -

CaUistephus chinensis Nees. (Aslrraceae), бархатцы отклоненные - Tageies patilla L. (Asteraceae), виола Внпрока - Viola Wittrockiana Gams. (Violaccae), гелихризум прицвегннкопый ■ - Heüchrystmi bracteatum (Vent) V/illd. (Asteraceac), пшеофнла нзятиая - Gypsopliiia elejnns. Bieb. (Caryophyllaceae), горошек душистый - Latliyrus odontitis L. (Fabacer.c), дельфиниум Аяхсог, -Delphinium ajacis L. (Ranunculaceae), ганання сверкающая - Gazania splendens Iior!. (Asterr.cene), ипомея пурпурная - Iponioea purpurea (L.) Roth. (Convolvuláceas), кальцеолярия гибридная - Calceolaria hybrida (Suophtilariaceac), кларкня изящная - Clarkia elegans Deugl. (Onagraceae), кореопсис красильным - Coreopsis tir.cicria Nuit. (Asteracéae), лен круп.чэ-иветкосын - Linum graiuííficruni Des i'. (Linaccae), настурция большая -TropaeoHim majns. L. (Tropacoiaceie), елльния сверкающая - Salvia spltndcns Sello ex.Nees. (Labiatae), флохс Друммонда - Phlox Drunimon.iíi Hook. (Polemoniaccae), цинния изящная - Zinnia elegans Jacq. (Astereeeae), эшшольцня калифорнийская - Eschscholzia califcrnica Cliam. (papaveraceae).

В ни гродукниопном эксперименте- изучали фенологические ритмы растении на различием гкеротермнческом фоне. Для анализа влияния метеорологических условии на рост и развитие растений определяли сочетание тепла и влаги (Агрометеорологические ресурсы Томской области ..., !975) но периодам морфогенеза: or посева до массовых всходов; вегетативного роста: бутонизации и нчегення; формирования и созревания семян. Фенологические фазы определяли по двадцати учетным растениям (случайная выборка), и по .средним :;[,;'че,чш.м параметров составляли феноспехтры. Группировку вндез по способности i. плодоношению проводили на основе вызрезаемоетн семян.

У ¡1..-CVH видов с различным типом органогенеза верхушечного конуса (ачар.'.ит хвостатый, гнпсофнла изящная, кореопсис красильный -с ограниченным аерхушечным ростом; вьюнок трехцветный, горошек душистым - с непрерывным ростом верхушки побега) проводили описание этапов органогенеза и начальных фаз вегетативного роста по общепринятой мелодике морфофизиологнчеекого анализа (Куперман, I9S4). Ход этапов органоге-• иеза изученных^Ьндов применяли в хачестве критерия для оценки влияния внешних воздействий па семена и растения s экспериментах.

Пссдедзаакие свойств ЭХАВ, используемой з качестве сгамулятора роста н развития растений, а также механизма ее воздействия на семена я влияния на морфогенез и продуктивность растений проводили в серии лабораторных и полевых опытов с использованием специальных методик и оборудования (см. список опубликованных работ). Изучали физико-химические процессы, происходящие к ЭХАВ в период ее релаксации. Определяли влияние ЭХАЗ на сипу роста семян 13 видов (здесь и далее под ЭХАВ, используемой для обработки семян, подразумевается смесь католита и анодита). В трехдневных проростках ач'-ранта хвостатого определяли концентрацию свободных радикалов методом ЭПРГ содержание гормона цитокннина, субстратов малата, лактата и пнрувата и активность дыхательных ферментов, а также концентрацию сахароз. На семенах кореопсиса красильного изучали скорость прорастания и всхожесть после обработки их ЭХАВ., имгешей различные значения pH. При обработке семхн . люпина гибридного сочетали механическую скарификацию п стимуляцию переменными электромагнитными и акустическими полями и активированной ими водой. Для усиления стимулирующего эффекта ЭХАВ при электролизе на воду одновременно воздействовали пульсирующим одног.олярным электрическим полем и переменным

магнитным полем напряженностью I0J и I О5 А/м. Католит п анолнт смешивали в равных пропорциях и применяли для обработки семян эшшольции калифорнийской.

Влияние предпосевной обработки семян ЭХАВ на чистую продукцию фотосинтеза изучали на растениях амаранта хвостатого, гиисофилы изящной и настурции большой по методике A.M. и Д.М. Гродзинскнх (1973).

Устойчивость растений к слабым осенним заморозкам (от 0 до 3°С) проверяли на растениях астр сортов Арктика, Блауэр Турм и Фиюно в 1986 г. В качестве стимулятора применяли намагниченный до насыщения порошок магнитотвердого бариевого феррига с размерами частиц 0,1-1,5 мм, добавленный в почвенный субстрат в количестве 4 % rio массе.

Проверку эффективности метода стимуляции семян ЭХАВ проводили в полевых условиях на модельных видах, относящихся по устойчивости формирования семян к разным группам. Устанавливали влияние ЭХАВ на всхожесть и силу поста семян, темпы органогенез? зачаточных структур, об-лнственность, ветвление, декоративные качества, число i снсратнвных органов, вызрсваемость семян. Обработку цифрового материала вели с использованием метода дисперсионного анализа. Для изучения длительности сохранения жизнеспособности семян цветочных растении их хранили в лабораюрных условиях в бумажных пакетах; анализ на всхожесть проводили 1-2 раза в год.

Морфогена и осойсиноетп оргатиснеча летников

На основе разработки Ф.М. Куисрмаи (1972) по нашим данным намечена взаимосвязь между различными этапами органогенеза и элементами продуктивности у летников (таблица). Установлены некоторые видовые особенности органогенеза летников. На 1 этапе отличия касались формы и размеров конуса нарастания. На II этапе у растений с неограниченным верхушечным ростом (вионок трехцветный, горошек душистый) в апикальном конусе нарастания продолжали формироваться зачатки листьев и боковых почек, часть из которых в определенных узлах главною стебля переходила к III этапу; у растении с ограниченным верхушечным ростом (амарант хвостатый, гипсофила изящная, кларкия изящная, кореопсис красильный) на II этапе вслед за закладкой настоящих листьев начиналась дифференциация главной оси соцветия и зачаточных кроющих листьев (рис. I). На III этапе органогенеза происходила дифференциация главной осизачлточного соцветия и образование ее сегментов. Становились заметными отличия в строении зачатков соцветий у разных видов. На IV этапе у рагтений с простыми соцветиями из боковых конусов нарастания формировалось по одному цветку, у растений со сложными соцветиями начинали формироваться боковые конусы нарастания, образуя разветвления второго и последующих порядков. V-VII папы были связаны с дифференциацией цветковых б\юрков и формированием бутона. IIa VIII этапе процессы формировать всех орынов гоивстия н цветка завершались, и они приобретали характерные видовые признаки. В период цветения (IX этап) растения имели типичный габит>с. У растений с закрытым конусом нарастания рост главною стебля и дальнейшее обра ю-ванне побеюз второю порядка прекращались. У растений с огкрьпым конусом нарастания рост главного стебля продолжался до конца Bcieiauiiii и сопровождался увеличением числа побегов второю и последующие порядков. Темпы оргамообразовагелыюй деятельности конуса нарастания в значительной мере зависели от метсоролошчсеких условий.

Таблица

Взаимосвязь фаз развития, этапов органогенеза и элементов продуктивности однолетних цветочных растений

Фазы Этапы органогенеза Элементы продуктивности

Прорастание семян. Всходы ^Дифференциация и рост зародышевых органов Полевая всхожесть, густота стояния растений

Появление первой пары настоящих листьев ^Дифференциация конуса нарастания на зачаточные узлы, листья, междоузлия Габитус растения

Образование листьев и Соковых почек Ш.Дифференципцня глав ной оси зачаточного соцветия Число элементов оси соцветия. Декоративность

Начало роста главного стебля 1У.Обрззопапис цветковых бугорков Число элементов соцветия к число цветков з соцветии

Рост стебля и листьев, ветвление У.Закладка покровных органов цветка, тычшюх и пестиков Цветочная продуктивность

У1.Формироваш!с соцветия и цветка. Микро- и мак-роспорогенез

УП.Гамстофитогенеэ. Рост покровных органов цветка Фсртнлыюсть цветков

Бутонизация УШ.Гаметогенез. Завер ше-ние формяровання всех органов соцветия и цветка Потенциальная сг-мспкая продуктивность

Цветение 1Х.Оплодотворснпе и зова-пнезиготы

Х.Рост и формирование семени Размеры плода и семени

Налив семени XI.Накопление питательных веществ в семени Масса семени

Созревание XII.Превращение питательных веществ в запасные вещества семени Всхожесть семян. Реальная семенная продуктивность

Рис. 1. Ход этапов оргапогсигза еьюнка трехцветного (I) и маранта хсоонатого (2): I -конус нарастания на / этане; П - кону с нарастания т II этам (дифференцируются первые листовые бугорки); Ш -вътшиаанис конуса нарастания и образование зачаточной оси соцветия на Ш этапе; IV этап - образование цеетховых бугорков; У -начало дифференциации органов цбайка на V этапе; VI • VII этапы - дальнейшее формирование зачатка цветка; ПИ этап - оформление бутона; IX - сСций еид цветка и соцветия. У слоеные обозначения: ВЮ1 - <хрхуыстт кои\с нарастания; ЗЛ « зачаток листа; Ю1 2 (ЦБ) - конус нарастания второго нирядка (цсоихоь-ый бугорок); ЗЦВ -зачаток цветка; ПС-пеапик; ЛП • лепесток; ТЧ - тычинка; ЧШЛ • чашелистик; Б • бутон; СЦВ • соцветие.

Рсяродуктязяые гроцессы однолетних цветочных растений

В условиях Западной Сибири можно успешно выращивать посевом в открытый грунт около 20 видов летников (Верещагина, 196S; Зубкус, Бурова, 1986), из них по нашим (совместно с М.П. Тарасовой) данным в Томске - по крайней мере восемь видов: василек синий, гипсофилу изящную, иберис горький, иберис зонтичный, хосмега двоякоперистуго, люпин изменчивый, мак пноновидный и мак Шпрли. Эти растения характеризуются быстрыми темпами развития (рис. 2) и заканчивают вегетацию в Томске с полным вызреванием семян при сумме эффективных температур (выше 5°С) не менее 1100°С (рис. 3), отличаются обильным и кратковременным цветением. Количество и качество семян по годам стабильны (коэффициент семенной продуктивности КСП - 90-96 %, всхожесть - 33-96 %).

20 видов летников в Томске вегетацию до заморозков lie закапчивают, но дают зрелые семена достаточно высокого качества. Это: акреклшшум розовый, амарант хвостатый, архтотис большой, брлхихома ¡¡берисолнстная, годецня прелестная, дельфиниум Аякссв, диморфотека оранжевая, ипомея пурпурная, календула лекарственная, кларкня изящная, кореопсис красильный, лен крупноцветкосый, малопа трехнадрезная, настурция большая, неме-зия зобовидная, портулак крупноцветховый, тагетес отклоненный, чернушка дамасская, эмнлия красная, эшшольция калифорнийская. Вызревание семян у этих видов происходит при сумме эффективных температур 1200°С и бо.чег. Количество и качество семян варьирует в широких пределах (КСП - 3490 ьсут/л'ссть 16-90 %).

ззе;

2;С'Э 24001-20С0 -1600

1200 800 400

CJVW» чф^-екП'ЕЯиХ температур, С

1 группа 2 группа 3 группа 4 группа

Рис. 3 Сумма эффективных темг.ератур (еьпие 5°С), необходимая для наступления феиофаз бутонизации (I), цветения (2), плодоношения (3) и созрееаеия ес,иян (4) у растений перчой-четвертой групп.

Летники третьей группы (11 видов) - адонис летний, горошек душистый, гелихризум прицветпиковый, кальцеолярия гибридная, лыжный зез, мнмулюс желтый, скабиоза темно-пурпурная, бархатцы прямостоящие, ур-сшшя красивая, флокс Друммондз, цинния изящная - семена не образуют или образуют их только в благоприятные годы. О.чп достигают полного декоративного эффекта, когда отцветают растения тех же шиов, выращенные рассадным способом. Дтя вызревания семян летники трегьей группы нуждаются

2

}

I

I

2

3

4

2

4

4

4

шшшмшш

ГИМСофил.) 1ШШЦ1ПИ

ХИОС t й j Uli

;icii.<Jiiniuj м Ахксо» jihomc* пурпурная

1ШШШШШШШ

клиркия шшцмн i

ттттшшш^

л»]чоП(.ис U.IILlii

штттт

ЮМ I J • и и < » IlHiM KO'iMlj И.И 1 \|»Щ|Ч

t»«).'ii. тая

-ЩШШШШШШШШ

ттшшшшж*.

vmiiui.n.uUH Kíi->H¡>«>pniWÍCivl.4

тжтштм

итя

zz

кЧУчЧ'

<1,Ю1ШС

;jojiuiii трошск дмпмсп.ш

кл'п.лсо.мрия > núpii;uj¿i4

«ji:u>KC Д||)ММиПЛ,1 цинния imuijuiH

c/é3 i yc^í cC/im^S&ó

-X-

i ш mmmmtmm ■mmmmmmi

! mmrnmmm

il immmé

«upa

UlI.'lÜCK.tH 1ШОЛЯ

Вмпроня

iацалпя G.'icc'i яиы я

1С И1\рт>М iipimiicmiiKoiii.ui

си. 1ыи:ч 11.10СТЯП1ЛЯ

Lfl ,,„1,, i t ■ i \ Ar afisn u/o/f б а£гy cm ce wi^SyOé

Уис. 2. Фсноакктр летпикоа no периодам pauna ч ралштии г. л / <■ i ; < м - "

данные Ja I9S6-199! гг.): Периоды- j'y *V«| - от fw»'«<J ')<j лглггошл-

( I - есгетчпчшюгороста; бупимииации и цветения. [| j 11 v//\ -

и созревания ссши; 3 • первый легкий заморозок

в сумме эффективных температур не менее 1бОО°С (КСП - 16-50 %, всхожесть - до 45 %). Массовое семеноводство этой группы летников возможно лишь при использовании фитотехнических приемов, ускоряющих наступление генеративных процессов и повышающих семенную продуктивность.

Летники шести видов - астра китайская, вчола Виттрока, гэцання блестящая, гомфренз шаровидная, сальвня блестящая и пелозия гребенчатая -при грунтовом посеве не достигают фазы массового цветения. Они отличаются длительным периодом вегетативного роста и дтя завершения жизненного цикла нуждаются в сумме эффективных температур не менее 3200°С. Их выращивают в основном рассадным способом в сочетании со стимулирующими воздействиями.

Продолжительность периодов вегетации, а также межфазных периодов у видов летников, отнесенных к указанным четырем группам,очень изменчива. По усредненным,для групп данным число дней от посева до массовых всходов составляло 6-24, период вегетативного роста - 15-123, бутонизации и цветения 60-95, формирования и созрецання семян 7-27 и 22-6) дней соответственно. Для декоративных целей растения первых трех групп могуг выращиваться безрассадным способом, поскольку фаза массового цветения наступает у них довольно рано - в шсле-азгусте. Декоративность летников при их грушевом посеве не снижается.

Одновременное изучение фенологических фаз растений второй-третьей групп, выращиваемых рассадным способом и посевом в открытый грунт, показало, что наступление массового цветения у подавляющего большинства из них соьпадаег или близко по времени (июль - август). Лишь у 15 % ин-тродуцептор, имеющих затяжной период вегетативного роста, сроки зацветания существенно различаются.

СпоспСл повышения цветочной и семенной продуктивности летников

].Обработка сеччн ЭХАВ. 3 процессе электролиза воды происходили ее структурно-энергетические изменения: ЭХАВ достоверно отмечалась от исходной по физическим параметрам и химическому составу.

На растения ЭХАВ оказывала комплексное воздействие. При взаимодействии ЭХАВ с семемами усиливалась гидрофилизация их поверхности и происходил запуск соответствующих прорастанию биохимических процессов. Направленность процессов, в частности, определялась значением pH, окислительно-восстановительным потенциалом жидкости, es ионным ч газовым сосза. -м.

Продукты молочно-кислого и спиртового брожения в малых концентрациях стимулировали прорастание семян н повышали силу пх роста, при этом механизмом, поставляющим восстановитель в условиях временной гипоксии, являлся окислительный пентозофосфатный путь. После появления первичного корешка происходило включение цикла Кребса и утилизация накопленных субстратов. (Данные получены совместно с Т.П. Астафурозой и О.Б. Вайшля).

Нами (совместно с A.B. Семеновым) обнаружен колебательный механизм воздействия ЭХАВ на растения. На рис. 4 лризедены формы колебаний разности потенциалов (Eh) между хлорсеребряиым и платиновым электродами, погруженными в католит, и их амплитудные спектры.

Обработка семян ЭХАВ способствовала интенсификации обменных процессов, на что указывало повышение уровня свободных радикалов, уенле-

ние клеточного деления и увеличение содержания цнтокшшноа в прорастающих семенах. Предпосевная обработка семян ЭХЛВ повышала энергию прорастания и силу роста у большинства ссмяи летников на 7-26 %. Она позволила значительно повысить ьсхожесть семян, имеющих в семенной кожуре ингибиторы прорастания. Так, при трсхч:;;овой экспозиции семян кореопсиса красильного и ЭХАВ с рН 7,0 всхожести семян по отношению к контролю (обработка семян в неактиш-рованной воде) возросла с 46 до 91 %.

Рис. 4. Измените Eh католита (а) и соответствующие этому изменению амплитудные спектры (б).

Ускорение развития растений под влиянием ЭХАВ происходило в основном на первых четырех этапах органогенеза. Оно сопровождалось усилением оргапооСразоватслыюй деятельности конуса нарастания, сокращением времени прохождения начальных этапоя и впоследствии изменением габитуса растений. В опытах наблюдали усиление роста числа побегов третьего и последующих порядков на 30-400 %, увеличение числа листьев до 4S0 %, ассимиляционной поверхности па 10-400 %. Достоверное увеличение высоты растении установлено только для видов с неограниченным верхушечным ролом. Благодаря появлению дополнительных побегов существенно увелн-•шкалось число генеративных органов (бутонов, цветков, плодов) - до 270 %. Эго способствовало повышению цветочной, плодовой и у некоторых видов 4 семенном продуктивности, а также улучшению декоративных качеств растений. Как правило, отдельные цветки i разных вариантах опыта мало отличались по своим размерам. В то же время диаметр н/или длина соцветия у сти-

мулнрованиых растений была больше, чем у контрольных, в связи с изменением числа элементов соцветия, либо вытягиванием члеников их осн.

Структурный анализ продуктивности растений как функции различных экзогенных факторов показал, что в условиях Западной Сибири определяющим является термический: сухие и теплые условия во время X-Xü этапов органогенеза способствовали карпогенезу, влажные и теплые усиливали образование бутонов, сухие и прохладные, а также влажные и прохладные тормозили процессы созревания плодов и семян. Доля влиягия термического фактора на число семян с одного растения составила 64-99 %, на число всхожих семян - 40-90 %.

2. Усиление действия ЭХАВ на семена, Обработка семян летников активированной водой, подвергшейся одновременному воздействию электрического и переменного магнитного полей, вызвала достоверное повышение их всхожести. Так, всхожесть свсжесобрэнных семян эшшольшш калифорнийской, находящихся в неглубоком физиологическом покое, составила в контроле 72 %, в варианте с ЭХАВ, полученной при воздействии на нее только электрического поля,- 86 %, в варианте с ЭХАЗ, полученной при одновременном воздействии на нес элсетрического и магнитного полей, - 95 %.

3. Комплексная обпяботка семян. В опыте но обработке семян люпина гибридного, имеющих твердую оболочку, совмещали в едином процессе маг-питогидродинамичеекую обработку водопроводной воды, ссмян, находящихся в воде, и скарификацию. По отношению к контролю - скарификации ссмян наждачной бумагой и их замачиванию п водопроводной воде - предложенный нами совместно с A.B. Семеновым способ позволил повысить всхожесть семян с 24 до 100 %.

4. Обработка растении магнитными полями. Воздействие на корневую систему растения слабыми неоднородными магнитными полями, источниками которых слу..(или частицы магнитотвердого бариевого феррита, намагниченного до насыщения, приводило к стимуляции побегообразования, росту числа листьев (з 1,5 раза), генеративных органов (в 2 раза) и массы корней (в 1,4 раза), а также к повышению устойчивости растений к слабым заморозкам.

Жизнеспособность сслит в снят с условиями формирования

Жизнеспособность семян исследованных видов, проявляющаяся в способности их к прорастанию, наблюдалась в начале XII этапа органогенеза, когда размеры плодов и семян практически не изменялись, но происходило постепенно, накопление сухой массы, сопровождающееся снижением влажности. Между содержанием влаги в семенах и их всхожестью была установлена сильная отрицательная корреляция (г = - 0,924).

Скорость созревания семян определялась уровнем жизнедеятельности рзстений и погодными условиями; регулировалась она путем применения различных фитотехнических приемов. Были получены положительные результаты при использовании предпосевной стимуляции семян и предуборочной обработкой растений десикантом (во время XII этапа органогенеза основной массы ссмян). У растений, относящихся ко второй группе по вызре-Еаемостн семян, при комплексном воздействии всхожесть повышалась в среднем на 16 %, при использовании только десикации - на 12 %.

По жизнеспособности семян изученные виды были разделены на четыре группы. Растения первой группы (гипсофила изящная, виола трехцветная) характеризуются ранним и полным вызреванием семян и имеют одновремен-

но высокие жизнеспособность и всхожесть. Растения второй группы формируют семена, имеющие высокую жизнеспособность, но низкую всхожесть (календула лекарственная, эшшольцня калифорнийская). Растения третьей группы (василек синий, гацания блестящая) формируют семена с относительно низкими жизнеспособностью и всхожестью, причем часть семян у каждого вида переходит S состояние неглубокого физиологического покоя и не про- • растает без стимулирующих воздействий. Семена растений четвертой группы (днморфотека выемчатая, крспис красный) имеют крайне низкие жизнеспособность л всхожесть.

Количественные и качественные параметры семян зависели от их положения в пределах соцветия и всего растения. Как правило, семена, находившиеся на главном побеге, имели лучшие посевные качества, чем семена с боковых побегов. Эти различия были максимальными у поздних видов и минимальными у ранних. Плоды и семена, формировавшиеся в разных ярусах, также отличались по степени созревания. Например, в пределах соцветия размеры коробочек кларклн изящной закономерно уменьшались в акроиеталь-но.м направлении, а семянок астры китайской - в центростремительном.

Процессы карпогенгза существенно различались по годам, что было обусловлено разными погодными условиями. Обильное выпадение осадков во время роста плодов тормозило их созревание и снижало плодопродуктиа-¡¡ость. Неоднозначным оказалось последействие стимуляции семян ЭХАВ. В одних случаях (1936, 1930 гг.) степень созревания плодов повышалась, а в других (1987 г.), в связи с затягиванием вегсташпного роста, понижалась, т.е. эффективность обработки семян ЭХАВ в значительной степени зависела от погодных условий.

По способности семян к хранешно большинство из исследованного 61 вида летников относилось к группе мезобиотиков (биологическое долголетне семян этих видов составляло 5-10 лет). К михробиотнкам принадлежало только два вида - бальзамин садовый и лобелия эринус (биологическое долголетие их кг превышало трех лет). Наибольшая даитсльность сохранения жизнеспособности семян среди наученных видов имела у ыак-а восточного - .15 лет. Техническое долголетне подавляющего большинства видов (95 %) , было ограничено одпим-тремя годами.

Г>ЫСОДЫ

1. При грунтовом посеве в условиях Томска способность летников к плодоношению, характеризующаяся полным вызреванием семян, изменяется

Группа Число видов Сем сношение Z t° > 5еС дол созревания семян КСП, . % Всхожесть ,%

1 8 Стабильно по годам 1100 90-96 3:t-9ú

2 20 Ежегодное значительное 1200 39-40 16-90

3 11 Небольшое в благоприятные годы 1600 16-50 6--ÍS

4 6 Нет (не достигают массового цветения) 3200 - -

2. Опнсаны этапы органогенеза (до фазы бутонизации) у шести видов летников, в том числе вьюнок трехцветный и горошек душистый с открытым верхушечным конусом нарастания, а амарант хвостатый, кларкня изящная,

гипсофила изящная и кореопсис красильный - с закрытым. Первые лва этапа указанных видов морфологически сходны, а на III этапе проявляются видовые отличия, связанные со строением соцветия. П риод вегетативного роста (I-1II папы opiапогенеза) продолжается у видов от II (кларкия) до 18 (амарант) дней и не имеют прямой связи со способностью видов к плодоношению.

3. Среди щученных видов выявлены:

а) типы неоднородности семян - топографическая (гипсофила изящная, фиалка трехцветная, эшшольния калифорнийская, горошек душистый, дельфиниум Ляксов), натуральная (кларкия изящная), разногоднчная (настурция большая, флокс Друммонда);

б) различное проявление у видов высокой жизнеспособности семян в сочетании с высокой же всхожестью после уборки (виола трехцветная, гипсофила изящная, флокс Друммонда) и с низкой всхожссп.го (календула лекарственная, эшшольния калифорнийская), а также вилы с относительно низкой всхожестью семян, часп. которых в свсжссобранном виде находится и состоянии нс[лубокою фи (политического Покоя и не прорастает без стимулирующею во1депстия (василек енннн, гапання блестящая) и виды с крайне ниткой жизнеспособностью и всхожестью семян, практически индифферентных к стимулирующему ноиейстмо (диморфо!Ска выемчатая, крепче красный)

4. Сохранение жизнеспособности семян у исследованных летников (61 а ид) (праничено в бо.тыппнеше случаев (95 %) пятью-десятью годами, техническая дп.'н овечиость - одмим-трсмя годами. К микробиотикам (сохраняют ,кизнеспособт>с1ь 3 юда) отнесены только два вида (бальзамин садовый и лобелия ¡рияус). Панбольшия длительность хранения семян среди изученных ЧИЛ1" наблюдается у мака восточного - 15 лет.

5. В качсове (ффекптных стимуляторов роста н развития растений возможно использование экологически чистых веществ: смеси католита с анолиточ, воды, подвергшейся магнитогидродинамическои обработке, а также мслиораща, содержащего почвенный субстрат в смеси с намагниченным до насыщения порошком магнитотвердото феррита.

6. Обнаружено воздействие на биообъекты электромагнитных и звуковых полей, генерируемых католитом н смесью католита и анолнта. Обработка семян 'ЭХAB вызывает щмеиенне уровня и направленности метаболических процессов. С начала замачивания до появления первичного корешка в тканях семени развивается молочно-кислое и спиртовое брожение. Компенсаторным эндо[снным процессом, поставляющим восстановитель, является пенто-фосфатый путь. У проростков амаранта хвостатою установлено усиление клеючнечо деления (на П "«), повышение содержания ннтокинннов (на 36 %) и общего уровня метаболизма.

7. Предпосевная обработка ЭХАВ семян однолетних цветочных растений :

а) повышас! шг|ч ню прорастания, всхожесть и силу роста;

б) способсчвуе! усилению оргаиообратчватслыюй деятельности конуса нарастания и ускорению р:ивития на 1-1V этапах органе!снеза, что выражается в усилении роста числа побегов, повышении декоративных качеств, а также пвеючноп продуктивности, у ранних летников повышается реальная семенная продуктивность. а у поздних только потенциальная;

в) повышае! усюйчивость растении к ранним заморозкам.

S. Исследование доли слияния погодных условий на семенную продуктивность лгтинков выявило их определяющую роль (в первую очередь теплового фактора): значение коэффициента детерминации влияния ил число семян 64-99 %, на число всхожих семян с растения 40-90 % и на массу семян 64-93 %. Предуборочная десикация растений летников улучшает качество сформировавшихся на них семян, повышая их всхожесть. i

Списск основных публикаций по пи'мс диссертации с

!. Пасько O.A. Сравнительная эффективность Стимулирования прорастания семяП различными воздействиями. М.: ¡939. 10 с. Дсн. з ВИНИТИ 09.СЗ.Е9, К 1533-В89.

2. Пасько O.A. Мелиорант: Пат. 1496707 РФ//Б.И. I939.N 2S.

3. Пасько O.A. Формирование плодов и семян у однолетних цветочных растений на юге Томской области /Теоретическая и прикладная кариология. Кишинев: Штинпца, 1939. С. 210.

4. Пасько O.A. Способ получения стимулятора роста и развития растений: Пат. 1574195 РФ//Б.И. 1990. N 24.

5. Пасько O.A. Возможный механизм воздействия электрохимически активированной ьоды па семена /Роль боганичсских садов в рациональном использовании и воспроизводстве растительных ресурсов: Тез. докл. Ташкент: Фан, 1990. С. 137-13S.

6. Пасько O.A. Повышение продуктивности однолетних цветочных растений на юге Томской области /Природокомплекс Томской области. Томск: Пзд-еоТГУ. 1990. C.S9-93.

7. Пасько O.A. Ускорение прорастания семян при их обработке в электрохимически активированной воде. //Физполигия и биохимия культурных растений. 1991. Т. 23. N 6 С.552-556.

8. Пасько O.A. Влияние not одних условий на семенную продуктивность однолетних цветочных растений /Репродуктивная биология интродуцпроБан-ных растений: Тез. докл. IX Всесоюзн. coacta, по семеновед, иитродунеигов. Умаиь, 1991. С. 155.

9. Пасько O.A., Кецкало В.М. Влияние электрохимически .активированной соды па прорастание есмян//Физиология растений. 1991. T. 3S. Вып. 2. С.331-385.

10. Пасько O.A., Семенов A.B. Способ предпоссьной обработки семян: A.c. 1667674 СССР //Б.И. [991. N 29.

11. Пасько O.A., Еолькович З.С. Биологическое и техническое долголетие семян цветочных растений //Бюл. ГБС 1993. Вып. 167. С. 46-50.

12. Пасько O.A. Влияние стимуляции семян на цветочную и семенную продуктивность летников //Еюл. бот. сада "Белые ночи". Спецвыпуск. Сочи, 1993. С. 101-Í02.

13. Пасько O.A. Развитие однолетних цветочных растений в условиях г. Томска // Материалы Международной конференции "Экологические проблемы интродукции растений на современном этапе: вопросы теории и практики". Краснодар, 1993. С. 56-57.

14. Пасько O.A., Семенов A.B. Способ получения стимулятора роста и развития растений: A.c. 1819557//Б.И. 1993. N21.

15. Пасько O.A., Семенов A.B. Колебательные процессы d системе платиновый электрод - электрохимически активированная ьода - воздух /ЯК. физ. химии. 1994. Т. 68. N 3. С. 178-179.