CC BY
58
УДК 581.5:581.9
ВСХОЖЕСТЬ И ЭНЕРГИЯ ПРОРАСТАНИЯ ДИКОРАСТУЩИХ ТРАВЯНИСТЫХ ВИДОВ СТЕПНЫХ СООБЩЕСТВ СТАВРОПОЛЬЯ
М.А. СТАРОСТИНА, аспирант Ставропольский НИИ сельского хозяйства, Россия, Ставропольский край, г. Михайловск, ул. Никонова, 49 E-mail: [email protected]
Резюме. В работе изучены особенности семенного размножения дикорастущих видов растений с целью восстановления природных сообществ методом агростепей. На основании сведений о всхожести и энергии прорастания семян можно формировать состав агростепной травосмеси при восстановлении природных сообществ. Изучавшиеся виды, включавшие разные семейства (мятликовые, бобовые, сложноцветные и др.), имели разнокачественные семена, различающиеся по биометрическим параметрам (длина, масса) и, следовательно, неодинаковую всхожесть. Семена злаковых(Dactylis glomerata, Festuca regeliana) сохраняли высокую жизнеспособность в течение 8 мес., о чем свидетельствуют показатели их всхожести сразу после сбора (67...77%) и после лабораторного хранения (85...100%). Свежесобранные семена других растений находились в состоянии неглубокого покоя, однако большая их часть его преодолела и выявила высокую всхожесть и энергию прорастания - это злаковые, составляющие основу травостоя -Bromopsis inermis, Dactylis glomerata, Festuca regeliana (85.100 и 81. 100% соответственно), а также некоторые виды других семейств - Centaurea orientalis, Linum nervosum, Plantago media, Poteriumpolygamum(77.94и 74.94% соответственно). Остальные семена дикорастущих видов растений характеризовались удовлетворительной (15.30%) или низкой (4.9%) всхожестью и энергией прорастания (2.26 и 1.2% соответственно). Несмотря на то, что виды со слабой всхожестью не составляют основу агростепной травосмеси, их присутствие в травостое представляет важное хозяйственное и природоохранное значение. В целом семена изученныхдикорастущихвидов отличаются высоким адаптивным потенциалом и могут использоваться в качестве основы при формировании травосмеси для воссоздания степного травостоя методом агростепей. Ключевые слова: биоразнообразие, всхожесть, дикорастущие виды, природные сообщества, семенное размножение, энергия прорастания.
Сохранение биоразнообразия дикорастущих видов растений и природных ценопопуляций - глобальная проблема. Особого внимания заслуживает задача восстановления естественной зональной растительности. Степи и луга Ставрополья занимают более 1,5 млн га, или более 20% сельскохозяйственных угодий края, среди которых значительные площади приходятся на деградированные пастбища (в отдельных районах - до 80%).
На сегодняшний день один из перспективных методов восстановления растительности - метод агростепей Д.С. Дзыбова [1, 2]. Эта технология позволяет воспроизвести травяное сообщество, аналогичное нарушенной целине, за 2-3 года вместо продолжительной естественной дему-тации в течение 80-100лет и более. Успех и эффективность восстановления степей во многом зависит от наличия достаточного количества семян разных видов дикорастущих растений, особенно, злаков-доминантов, которые на 60...70% формируют основу степного травостоя. В этой связи необходимо и актуально изучение особенностей генеративного развития и формирования семенной продуктивности доминантных видов злаков, бобовых и представителей других семейств (разнотравья) [3].
Это позволяет выявить способность вида к семенному типу размножения и пределы его толерантности. Чем шире диапазон экологических условий, в которых
семена прорастают и дают высокую всхожесть, тем выше толерантность вида. Зная адаптивные возможности семян, можно целенаправленно формировать состав агростепной травосмеси для восстановления растительных сообществ.
Цель наших исследований - изучить семенное размножение, всхожесть и энергию прорастания семян дикорастущих видов злаковых, бобовых и разнотравья в природных сообществах для сохранения и возобновления биологического разнообразия природной растительности (травяных ценозов) на основе эколого-биологических особенностей каждого вида.
Условия, материалы и методы. Место проведения исследований - разнотравно-дерновиннозлаковые степи и разновозрастные агростепи зоны неустойчивого увлажнения (годовая сумма осадков 450.. .650 мм) Ставропольского края. Эти ценозы можно использовать не только в качестве пастбищ или сенокосов, но и с целью получения семенного материала для восстановления естественной зональной растительности и сохранения биоразнообразия природных сообществ.
Почвенный покров ценозов сложен преимущественно черноземами - обыкновенными, типичными, карбонатными и выщелоченными [4].
Объект исследования - дикорастущие доминантные виды природных сообществ, как естественных, так и восстановленных, ценные в хозяйственном отношении и имеющие важное значение в жизни и строении природных ценозов: злаковые - ежа сборная (Dactylis glomerata L.), келерия стройная (Koele-ria cristata (L.) Pers.), кострец безостый (Bromopsis inermis (Leyss.) Holub), овсяница восточная (Регеля), (Festuca regeliana Pavl.), овсяница (типчак) валлис-ская (Festuca valesiaca Gaudin), райграс (Плевел) пастбищный (Loliumperenne L.), тимофеевка степная (Phleum phleoides (L.) Kars.t); бобовые - вика тонко-листная (Vicia tenuifolia Roth), клевер луговой (Trifolium pratense L.), люцерна румынская (Medicago romanica Prod.), эспарцет песчаный (Onobrychis arenaria (Kit) DC) ; астровые - василек восточный (Centaurea orientalis L.), тысячелистник щетинистый (Achillea setacea Waldst. et Kit.); ворсянковые - скабиоза бледно-желтая ( Scabiosa ochroleuca L.); гвоздичные -гвоздика Рупрехта (Dianthus ruprechtii Schischk.); гераниевые - герань кровяно-красная (Geranium san-guineum L.); губоцветные - чистец острочашечковый (Stachys atherocalyx C.Koch); зверобойные - зверобой пронзенный (Hypericum perforatum L.); льновые - лен жилковатый (Linum nervosum Waldst.et Kit.); мареновые - подмаренник русский (Galium ruthenicum Willd.); подорожниковые — подорожник средний (Plantago media L.); розовые - черноголовник многобрачный (Poterium polygamum Waldst. et Kit.).
Изучение семенной продуктивности растений важно сопровождать определением всхожести семян, энергии и периода прорастания. Поскольку соответствующего ГОСТа для дикорастущих видов не существует, энергию прорастания семян при проведении исследований определяли в условно принятый срок -10 дн. от начала прорастания.
Таблица. Всхожесть и энергия прорастания семян дикорастущих видов растений сразу после сбора и через 8 мес. лабораторного хранения (в течение 8 мес.)
Bud Сразу после сбора Через 8 мес.
длительность проращивания, дн. всхожесть, % Энергия прорастания, % длительность проращивания, дн. всхожесть, % энергия прорастания, %
Злаки и осоки
Dactylis glomerata 54 67 6 12 85 81
Koeleria cristata 34 1 0 28 25 15
Bromopsis inermis 42 32 2 6 97 97
Festuca valesiaca 57 0 0 28 38 24
Festuca regeliana 57 77 1 10 100 100
Lolium perenne 57 0 0 27 30 26
Phleum phleoides 57 1 0 27 9 2
Бобовые
Vicia tenuifolia 6 2 2 17 15 2
Trifolium pratense 27 3 1 12 4 3
Medicago romanica 4 1 1 21 4 1
Onobrychis arenaria 34 34 12 20 21 14
Разнотравье
Centaurea orientalis 24 23 13 23 77 74
Dianthus ruprechtii 57 0 0 23 71 43
Linum nervosum 34 24 0 23 97 83
Galium ruthenicum 57 0 0 17 33 10
Plantago media 31 52 19 20 96 89
Scabiosa ochroleuca 27 6 3 23 63 44
Achillea setacea 57 0 0 20 40 38
Poterium polygamum 20 1 0 18 94 94
Stachys atherocalyx 57 0 0 11 34 34
Работу проводили согласно методикам изучения семенного размножения, семенной продуктивности и урожайности травянистых растений в сообществах [Б...8].
Результаты и обсуждение. Наиболее высокая всхожесть (67.77%) отмечена у свежесобранных семян таких злаков, как Dactylis glomerata, Festuca regeliana (см. табл.). У других видов этого семейства она была значительно меньше (1.32%) или семена не прорастали.
Свежесобранные семена бобовых, за исключением эспарцета (34%), характеризовались низкой всхожестью (0.8%). У представителей других семейств (разнотравья) наилучшее прорастание наблюдали у семян Plantago media (52%). Остальные виды разнотравья отличались невысокой всхожестью семян (1.24%) или не проросли. В целом свежесобранные семена дикорастущих видов растений имели низкую всхожесть, достаточно длительный период прорастания (до 57 дн.) и слабую энергию прорастания (1.19%), что, вероятно, обусловлено их нахождением в неглубоком покое.
В дальнейшем после лабораторного хранения в течение 8 мес. (при комнатной температуре - 18.20 0C) большая их часть преодолела это состояние и продемонстрировала хорошую всхожесть (60.100%). В группу видов с высокой величиной этого показателя вошли следующие из злаковых - Dactylis glomerata (85%), Bromopsis inermis (97%), Festuca regeliana (100%); из разнотравья - Centaurea orientalis (77%), Dianthus ruprechtii (71%), Linum nervosum (97%), Plantago media (96%), Scabiosa ochroleuca (63%), Poterium polygamum (94%) (табл. 2). У остальных семян она варьировала от удовлетворительной до хорошей - от 9.30 до 33.40% соответственно. Бобовые, у которых широко распространена твердосемянность, через 8 мес. сохраняли невысокую всхожесть (4.21%) и энергию прорастания (2.14%).
При этом отсутствие прорастания или низкая всхожесть, как у бобовых, так и у представителей других семейств, не означают потерю жизнеспособности семян, так как после длительного проращивания они не плесневели. Способность семян длительное вре-
мя не прорастать, сохраняя всхожесть, зависит от их биологических особенностей и экологических условий окружающей среды и может объясняться твердосемян-ностью, недоразвитостью зародыша, присутствием веществ-ингибиторов и др. [5,6].
Период прорастания семян в процессе лабораторного хранения сократился до 28 дн., в том числе у Dactylis glomerata - с 54 до 12 дн., Linum nervosum - с 34 до 23 дн., Plantago media - с 31 до 20 дн. Наименьшая его продолжительность отмечена у семян таких злаковых видов, как Bromopsis inermis и Festuca regeliana - 6 и 10 дн. соответственно. Семена растений, не давшие всходы в свежесобранном виде после лабораторного хранения имели следующую продолжительность прорастания: Achillea setacea - до 20 дн., Festuca valesiaca - до 28 дн., Dianthus ruprechtii - до 23 дн., Galium ruthenicum - до 17 дн., Loliuum perenne и Phleum phleoides - до 27 дн., Stachys atherocalyx- до 11 дн.
Энергия прорастания семян за период хранения увеличилась: у злаковых - Bromopsis inermis с 2 до 97%, Dactylis glomerata с 6 до 81%, Festuca regeliana с 1 до 100%; у видов группы разнотравья - Centaurea orientalis с 13 до 74%, Linum nervosum с 0 до 83%, Plantago media с 19 до 89%, Poterium polygamum с 0 до 94%. Низкой величиной этого показателя как в свежесобранном виде, так и после лабораторного хранения характеризовались семена тимофеевки степной (Phleum phleoides) и видов бобовых (Vicia tenuifolia, Trifolium pretense, Medicago romanica, Onobrychis arenaria.
Выводы. Изученные виды растений ряда семейств (мятликовые, бобовые, сложноцветные и др.) представлены разнокачественными семенами, имеющими различные биометрические параметры (длина, масса) и, следовательно, различную всхожесть. После лабораторного хранения (8 мес.) семена злаковых - Bromopsis inermis, Dactylis glomerata, Festuca regeliana, составляющих основу травостоя и представителей других семейств (разнотравья) - Centaurea orientalis, Dianthys ruprechtii, Linum nervosum, Plantago media, Poterium polygamu, Scabiosa ochroleuca продемон-
стрировали высокую всхожесть (от 63 до 100%) и энергию прорастания (от 43 до 100%). Семена остальных видов характеризовались хорошей (33.40%) или удовлетворительной (9.30%) величиной указанного показателя.
В целом изученные виды дикорастущих растений обладают высоким адаптивным потенциалом семян и могут использоваться в качестве основы при формировании травосмеси для воссоздания степного травостоя методом агростепей.
Литература.
1. Дзыбов Д.С. Метод агростепей. Ускоренное восстановление природной растительности: методическое пособие. Саратов: Научная книга, 2001. 40 с.
2. Дзыбов Д.С. Агростепи: монография. Ставрополь: «Агрус», 2010. 256 с.
3. Большая Советская энциклопедия. М.: Большая Советская энциклопедия, 1955. 672 с.
4. Агроклиматические ресурсы Ставропольского края. Ленинград: Гидрометиздат, 1971. 273 с.
5. Работнов Т.А. Методы изучения семенного размножения травянистых растений в сообществах// Полевая геоботаника. 1960. Т. 2. С. 20-40.
6. Вайнагий И.В. О методике изучения семенной продуктивности растений // Ботанический журнал. 1974. № 6. Т. 59. С. 826-831.
7. Куперман Ф.М. Морфофизиология растений. М.: Изд-во Московского университета, 1977. 288с.
8. ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. 60 с.
VIABILITY AND ENERGY OF GERMINATION OF WILD -GROWING GRASSY TYPES OF STEPPE COMMUNITIES OF STAVROPOL TERRITORY
M.A. Starostina
Stavropol Research Institute of Agriculture, Russia, Stavropolsky region, Mikhaylovsk city, Nikonova Str., 49
Summary. The specific traits of seed reproduction of wild-growing species of plants in relation for restoration of natural herbage by a method of agrosteppes are studied. On the basis of ability to seed reproduction of different species of plants, their viability, energy of germination, it is possible to form structure of agrosteppe grass mixture for restoration of natural herbage. Researches revealed that species of wild-growing plants including a number of families (Poacea, Fabacea, Asteracea, etc.) have the seeds with not equal viability and various biometric parameters (length, weight). Seeds of cereals — Dactylis glomerata, Festuca regeliana keep high viability within 8 months. That proves by their high viability both after collecting (67.77%), and laboratory storage (85...100%). Other fresh-gathered seeds right after collecting fall into superficial rest. The most part of seeds overcame it and showed high viability and energy of germination: cereals, consisting of basis of herbage — Bromopsis inermis, Dactylis glomerata, Festuca regeliana (85.100 and 81.100% accordingly), and also species of other families — Centaurea orientalis, Linum nervosum, Onobrychis arenaria, Plantago media, Poterium polygamum (77.94 and 74.94% accordingly). Other seeds of wild-growing species of plants had satisfactory viability (15.30%) or absolutely low (4.9%) and energy of germination (2.26 and 1.2% accordingly). Despite these species of plants with low germination aren't a basis of agrosteppe grass mixture, their presence in herbage has important protection and economic value. As a whole, the majority of species of wild-growing plants showed ability to give normal shoots and have high adaptive abilities of seeds in herbage and can be used for forming a basis of steppe herbage for its reconstruction by the method of agrosteppes.
Keywords: biodiversity, viability, wild-growing types, natural communities, seed reproduction, energy of germination.
Требования к оформлению статей в журнале «Достижения науки и техники АПК»
В статье должно быть кратко изложено состояние дел по изучаемой проблеме со ссылками на публикации (желательно не менее трех ссылок). Затем указаны цели, задачи, условия и методы исследований. Подробно представлены результаты экспериментов и их анализ. Сделаны выводы и даны предложения производству. В статье следует по возможности выделять следующие блоки: введение; цель и задачи исследований; условия, материалы и методы исследований; результаты исследований; выводы.
Вместе со статьей должны быть представлены перевод названия на английский язык; аннотация (200...250 слов) на русском и английском языках; ключевые слова на русском и английском языках; полные почтовые адреса всех учреждений, в которых работают авторы, на русском и английском языках; код УДК; библиографический список.
В тексте ссылка на источник отмечается соответствующей цифрой в квадратных скобках в порядке цитирования. В списке литературы приводятся только те источники, на которые есть ссылка в тексте. Использование цитат без указания источника информации запрещается.
Материал для подачи в журнал набирается в текстовом редакторе Word версия не ниже 97 файл с расширением *.rtf.
Объем публикации 8.11 стр. машинописного текста набранного шрифтом Times New Roman, размер кегля 14 с полуторным интервалом. На 2,5 страницы текста допускается не более 1 рисунка или таблицы.
Статьи необходимо направлять с сопроводительным письмом с указанием сведений об авторах (фамилия, имя, отчество -полностью, ученая степень, место работы и занимаемая должность) на русском и английском языке, контактных телефонов и адреса электронной почты для обратной связи.
На публикацию представляемых материалов необходимо письменное разрешение и рекомендация руководства организации, на средства которой проводились исследования. Его вместе с одним экземпляром рукописи, подписанным авторами, и статьей в электронном виде нужно отправлять по адресу: 101000, г. Москва, Моспочтамт, а/я 166, ООО «Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК». Для ускорения выхода в свет материалы в электронном виде можно направлять по адресу: [email protected].
Плата с аспирантов за публикацию рукописей не взимается.
Несоответствие статьи по одному из перечисленных пунктов может служить основанием для отказа в публикации.
Все рукописи, содержащие сведения о результатах научных исследований, рецензируются, по итогам рецензирования принимается решение о целесообразности опубликования материалов.
