CC BY
279
• 7universum.com
Ік UNIVERSUM:
/Y\ ХИМИЯ И БИОЛОГИЯ
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ДУБА ЧЕРЕШЧАТОГО (QUERCUS ROBUR L.), ВЫРАЩЕННОГО НА РАЗЛИЧНЫХ ПОЧВЕННЫХ СУБСТРАТАХ
Моисеева Евгения Владимировна
канд. биол. наук, старший научный сотрудник, Ботанический сад
им. проф. Б.М. Козо-Полянского Воронежского государственного университета, Россия, г. Воронеж
E-mail: evjen23.82@rambler.ru
Воронин Андрей Алексеевич
канд. с.-х. наук, директор, Ботанический сад им. проф. Б.М. Козо-Полянского Воронежского государственного университета, Россия, г. Воронеж
E-mail: voronin@bio.vsu.ru
MORPHOLOGICAL FEATURES OF THE ENGLISH OAK (QUERCUS ROBUR L.) GROWN ON DIFFERENT SOIL SUBSTRATES
Moiseeva Evgenya
Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, Botanical Garden named after professor B.M. Kozo-Polyansky, Voronezh State University, Russia, Voronezh
Voronin Andrey
Master of Agriculture, director, Botanical Garden named after professor B.M. Kozo-Polyansky, Voronezh State University, Russia, Voronezh
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты исследований морфологических особенностей роста и развития дуба черешчатого, произрастающего на различных почвенных субстратах.
Моисеева Е.В., Воронин А.А. Морфологические особенности развития дуба черешчатого (Quercus robur L.), выращенного на различных почвенных субстратах //
Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2014. № 4 (5) .
URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/1196
ABSTRACT
The article describes the results of research focused on the morphological features of the English oak growth and development on various soil substrates.
Ключевые слова: морфологические особенности, дуб черешчатый, почвенные субстраты, закрытая корневая система.
Keywords: morphological features, English oak, soil substrates, closed root system.
Дуб черешчатый имеет наиболее важное хозяйственное значение среди древесных пород, произрастающих в Центральной лесостепи. В настоящее время в связи с уменьшением площади дубрав проблема их восстановления приобретает особое значение. Создание устойчивых и продуктивных семенных дубрав является на данный момент одной из главных задач лесного хозяйства Центральной лесостепи РФ. Естественное восстановление дубрав затруднено, т.к. молодые особи, занимая подчиненное положение под пологом, постоянно испытывают недостаток света, что приводит к их массовой гибели [7, с. 70; 4, с. 22; 8, с. 219]. Для решения этой проблемы необходимо изучение анатомических особенностей развития сеянцев дуба черешчатого на различных субстратах, с целью получения достаточного количества растительного жизнеспособного материала в определенных условиях. В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. Изучение морфологических особенностей сеянцев дуба черешчатого, выращенного с закрытой корневой системой на различных почвенных субстратах.
2. Выбор оптимальных вариантов почвенных субстратов.
Для выращивания сеянцев дуба черешчатого с закрытой корневой системой были использованы кассеты HIKO V-150 SideSlit фирмы ВСС. Фирма ВСС специализируется на создании современных наукоемких систем для выращивания посадочного материала в тесном сотрудничестве со специалистами лесопитомников по всему миру. По данным фирмы, кассета
HIKO разработана специально для лесного хозяйства, ее компактные размеры облегчают производственные процессы.
Для проведения исследований были выбраны 8 вариантов почвенных смесей:
1. Торф 30 % + дерновая земля 70 % + 4 гранулы суперфосфата.
2. Торф 50 % + дерновая земля 50 % + 4 гранулы суперфосфата.
3. Торф 30 % + дерновая земля 50 % + осадок иловых карт 20 %.
4. Дерновая земля 100 % + 4 гранулы суперфосфата.
5. Торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата.
6. Торф 100 % + зола подсолнечника 1 г.
7. Торф 100 %.
8. Дерновая земля 100 %.
Процесс приспособления растительного организма к определенным условиям внешней среды, т. е. адаптация, является одним из важнейших свойств всех живых организмов [3, с. 53]. Определенными реакциями или изменением состояния растения реагируют на влияние различных факторов окружающей среды, тем самым обеспечивая выживание или процветание вида в тех или иных условиях [9, с. 35; 11, с. 41]. Выработка приспособительных изменений строения, основанная на высокой экологической пластичности, является основной жизненной стратегией растений.
Морфолого-анатомические адаптации достаточно четко прослеживаются практически на всех уровнях организации: по форме и размерам клеток, особенностям их строения и расположения в различных типах тканей и органов, развитию специализированных тканей и органов, форме роста, изменению размеров растений и других [1, с. 191].
В таблице 1 представлены данные, полученные в результате изучения морфологических особенностей роста сеянцев дуба черешчатого с закрытой корневой системой. Для исследования морфологических особенностей растений дуба черешчатого, выращенного с закрытой корневой системой в различных вариантах почвенных субстратах, нами были выбраны два объекта: листья и корневая система.
Таблица 1.
Особенности морфологического строения листьев и корневой системы сеянцев дуба черешчатого, выращенных в разных вариантах почвенных субстратов
Показате ли S листа, с 2 м L листа, с м B листа, с м LГК, см KKI, шт. LKI, с м KKII, шт. LKII, с м
1. Торф 30 % + дерновая земля 70 % + гранулы суперфосфата
Сред нее 59,4±0,3 12,1±0,03 7,3±0,03 5,8±0,08 6±0,3 1,2±0,04 12,3±1,01 0,1±0,02
Мин- макс. 59,5-60,5 12,0-12,2 7,2-7,4 5,5-6,1 5-7 1,0-1,3 9-17 0,1-0,2
2. Торф 50 % + дерновая земля 50 % + 4 гранулы суперфосфата
Сред нее 63,1±0,4 12,7±0,06 7,5±0,05 1,6±0,03 5,6±0,1 1,4±0,04 13,1±0,6 0,4±0,01
Мин.- макс. 61,1-66,7 12,5-13,1 7,3-7,9 1,4-1,7 5-6 1,2-1,6 10-16 0,3-0,4
3. Торф 30 % + дерновая земля 50 % + осадок иловых карт 20 %
Сред нее 58,9±0,4 12,2±0,06 7,2±0,02 6,3±0,04 5,6±0,2 1,3±0,03 13,1±0,9 0,3±0,01
Мин.- макс. 57,9-61,1 12,0-12,5 7,2-7,3 6,1-6,5 5-6 1,1-1,4 9-17 0,2-0,3
4. Дерновая земля 100 % + 4 гранулы суперфосфата
Сред нее 62,9±0,4 12,6±0,04 7,4±0,05 7,5±0,07 3,5±0,1 1,6±0,04 8,5±0,4 0,3±0,02
Мин.- макс. 61,1-65,8 12,5-13,0 7,3-8,0 6,9-7,9 3-4 1,3-1,8 6-12 0,2-0,4
5. Торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата
Сред нее 70,5±0,7 13,7±0,05 7,7±0,07 8,1±0,07 7,6±0,1 2,1±0,02 20,3±0,6 0,4±0,01
Мин.- макс. 66,4-78,4 13,4-14,1 7,4-8,3 7,5-8,2 7-8 1,9-2,2 14-24 0,3-0,5
6. Торф 100 % + зола подсолнечника 1 г
Сред нее 64,2±0,6 12,7±0,06 7,6±0,04 7,8±0,06 5,5±0,1 1,8±0,02 15,4±0,7 0,4±0,01
Мин.- макс. 61,5-68,5 12,4-13,1 7,4-7,9 7,3-8,1 5-6 1,7-1,9 11-19 0,4-0,5
7. Торф 100 %
Сред нее 66,4±0,6 12,9±0,04 7,7±0,06 7,6±0,06 5,5±0,1 1,3±0,02 13,1±0,5 0,5±0,01
Мин.- макс. 63,5-69,7 12,7-13,2 7,4-8,0 7,2-7,9 5-6 1,2-1,4 10-16 0,4-0,6
8. Дерновая земля 1 00 %
Сред нее 59,1±0,3 12,1±0,05 7,3±0,03 5,6±0,1 3,3±0,2 1,1±0,04 7,9±0,3 0,4±0,03
Мин.- макс. 57,9-60,9 12,0-12,3 7,2-7,4 4,9-5,9 3-4 1,0-1,3 6-9 0,3-0,5
Примечание: 1. S листа — площадь листа. 2. L листа — длина листа.
3. B листа — ширина листа. 4. ЬГК — длина главного корня. 5. KKI — количество корней первого порядка. 6. LKI — длина корней первого порядка.
7. KKII — количество корней второго порядка. 8. LKII — длина корней второго порядка.
При изучении морфологии листа нами измерялись следующие количественные признаки: площадь листа, длина листа, ширина листа [6, с. 15]. Для определения площади листьев, отбирали по листу с каждого растения в каждом из вариантов. Листья отделяли и взвешивали с точностью до второго знака после запятой. Зная вес и площадь высечек, а также общий вес листьев,
л
определяли общую площадь листьев всей пробы ^ см ) по формуле: S= Р^гп/
2 2 Р1см , где Р — общий вес листьев, г; Б1— площадь одной высечки, см ; п —
2 2
число высечек; Р1 — вес высечек, г. Площадь одной высечки Б1 = , см ,
л
где Б — площадь сечения бура, см ; п — число «пи» — 3,14; Я — радиус сечения бура, рассчитанный как половина диаметра. Затем общую площадь всей пробы делили на количество измеряемых листьев и получали среднее значение площади одного листа в варианте [5, с. 286; 10, с. 112]. Исследования каждого из параметров проводились в 3 повторностях, величина каждой из повторностей составляла 50 растений.
Во всех исследуемых вариантах значения площади листьев колеблются
22
в пределах от 59,1±0,3 см до 70,5±0,7 см, значения длины листьев — в пределах от 12,1±0,03 см до 13,7±0,06 см, значения ширины листьев — в пределах от 7,2±0,02 см до 7,7±0,06 см.
Максимальная длина листьев была отмечена у сеянцев в 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата) и 7 (торф 100 %) вариантах и составляла 13,7±0,05 и 12,9±0,04 соответственно, а минимальная в 1 (торф 30 % + дерновая земля 70 % + 4 гранулы суперфосфата), 8 (дерновая земля 100 %) и 3 (торф 30 % + дерновая земля 50 % + осадок иловых карт 20 %) вариантах — 12,1±0,03, 12,1±0,05, 12,2±0,06. Максимальная ширина листьев наблюдалась в 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата), 7 (торф 100 %) и 2 (торф 50 % + дерновая земля 50 % + 4 гранулы суперфосфата) вариантах и составляла 7,7±0,07,
7,7±0,06, 7,5±0,05. Следует отметить, что максимальные значения и длины, и ширины листьев отмечены в 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата) и 7 (торф 100 %) вариантах.
Площадь листьев во всех вариантах имела диапазон от 59,1±0,3 см до 70,5±0,7 см . Максимальная площадь листьев выявлена в 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата) и 7 (торф 100 %) вариантах, что объясняется максимальными значениями длины и ширины листьев сеянцев в этих группах, а минимальная площадь — в 8 (дерновая земля 100 %) варианте. В 1 (торф 30 % + дерновая земля 70 % + 4 гранулы суперфосфата) и 8 (дерновая земля 100 %) вариантах при минимальных значениях длины листьев отмечены минимальные значения площади листьев.
Для дуба черешчатого в благоприятных условиях питания, увлажнения и плотности субстрата характерен стержневой тип корневой системы. Важным фактором, определяющим строение корневой системы дуба, является происхождение деревьев. Дубы порослевого происхождения не имеют стержневых корней [2, с. 4], при этом деревья каждого следующего поколения порослевого происхождения имеют корневую систему, располагающуюся все ближе к поверхности почвы, что усиливает их зависимость от неблагоприятных погодных условий, повреждаемость скотом и других факторов. В ходе эксперимента выявлено, что все сеянцы дуба черешчатого, выращиваемые в кассетах HIKO V-150 SideSlit фирмы ВСС, имеют стержневую корневую систему.
Для выявления оптимальной почвенной смеси, необходимой для успешного произрастания сеянцев дуба черешчатого в условиях закрытого грунта, нами изучались следующие показатели: длина главного корня, количество корней I порядка, длина корней I порядка, количество корней II порядка, длина корней II порядка. Длина главного корня колеблется в пределах от 5,5 см до 8,2 см. Максимальная длина главного корня отмечена в 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата) и 2 (торф 50 % + дерновая земля 50 % + 4 гранулы суперфосфата) вариантах: 8,1±0,07 см и 7,9±0,07 см.
В 8 (дерновая земля 100 %) и 1 (торф 30 % + дерновая земля 70 % + 4 гранулы суперфосфата) вариантах наблюдались минимальные значения длины главного корня - 5,6±0,1 см и 5,8±0,08 см. Наибольшее количество корней I порядка выявлено в 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата) и 1 (торф 30 % + дерновая земля 70 % + 4 гранулы суперфосфата) вариантах - 7,6±0,1 см и 6±0,3 см, а наименьшее в 8 (дерновая земля 100 %) и 4 (дерновая земля 100 % + 4 гранулы суперфосфата) вариантах — 3,3±0,2 шт. и 3,5±0,1 шт.
Максимальная длина корней I порядка составляет 2,1±0,02 см в 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата) варианте, а минимальная в 8 (дерновая земля 100 %) варианте - 1,1±0,04 см. Количество корней II порядка достаточно сильно различается в разных вариантах: максимальное количество в 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата) варианте — 20,3±0,6 шт., минимальное количество — в 8 (дерновая земля 100 %) варианте - 7,9±0,3 шт. Длина корней II порядка имеет наибольшее значение в 7 (торф 100 %) варианте - 0,5±0,01 см, а наименьшее — в 1 (торф 30 % + дерновая земля 70 % + 4 гранулы суперфосфата) варианте - 0,1±0,02 см. В 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата) варианте значения параметров длины главного корня, количества корней I порядка, длины корней I порядка, количество корней II порядка являются максимальными, а в 8 (дерновая земля 100 %) варианте минимальными.
Как показал анализ морфологических свойств исследуемого объекта, максимальные значения параметров отмечены в 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата) варианте, а минимальные в 8 (дерновая земля 100 %) варианте.
Анализируя материалы сравнительного изучения морфологических особенностей роста и развития растений дуба черешчатого с закрытой корневой системой, выращенных на различных почвенных субстратах, можно сделать вывод о том, что оптимальными субстратами для выращивания сеянцев являются 5 (торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата) и 3 (торф 30 % + дерновая земля 50 % + осадок иловых карт 20 %) варианты. По степени успешности
применения изученных 8 вариантов почвенных смесей их следует расположить в следующем порядке:
1. Торф 100 % + 4 гранулы суперфосфата.
2. Торф 30 % + дерновая земля 50 % + осадок иловых карт 20 %.
3. Торф 30 % + дерновая земля 70 % + 4 гранулы суперфосфата.
4. Торф 100 % + зола подсолнечника 1 г.
5. Торф 100 %.
6. Торф 50 % + дерновая земля 50 % + 4 гранулы суперфосфата.
7. Дерновая земля 100 % + 4 гранулы суперфосфата.
8. Дерновая земля 100 %.
Список литературы:
1. Бавтуто Г.А., Ерёмин В.М. Ботаника: морфология и анатомия растений.— Мн.: Вышэйшая школа, 1997. — 375 с.
2. Г ордиенко М.И. Строение корневой системы дуба черешчатого
и скального / М.И. Г ордиенко, Г.А. Порицкий // Лесоводство
и лесоведение. — 1975. — № 3. — с. 4—6.
3. Двораковский М.С. Экология растений. — М.: Высш. школа, 1983. —
190 с.
4. Евстигнеев О.И. Отношение лиственных деревьев к свету // Биологические науки. — 1991. — №8. — с. 20—29.
5. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. — М.: Наука, 1984. — 424 с.
6. Лемеза Н.А., Смолич И.И. Практикум по экологии растений. — Минск: БГУ, 2004. — 59 с.
7. Лосицкий К.Б. Дуб. - М.: Изд-во «Лесная промышленность», 1981. — 104 с.
8. Лукин С.А., Павлов Г.Н. Состояние дубрав и методы рубок ухода в молодняках // Повышение устойчивости и продуктивности дубрав, опыт и перспективы выращивания насаждений лиственницы в европейской части России. — Материалы совещания. — Казань, 2005. — С. 217—225.
9. Нагалевский В.Я., Николаевский В.Г. Экологическая анатомия растений. — Краснодар, изд-во Кубанского гос. ун-та, 1981. — 88 с.
10. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология в 3 томах. Т. 2. Под редакцией Сопера Р. — М.: Мир, 2004. — 436 с.
11. Чернова М.Н. Лабораторный практикум по экологии. — М.: Просвещение, 1986. — 96 с.
