Биология семян некоторых видов сирени в климатогеографических условиях Оренбуржья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Биология семян некоторых видов сирени в климатогеографических условиях Оренбуржья

Аннотация

Ввиду бедности ассортиментного состава растений, которые могут использоваться в озеленении урбосреды, все чаще используются растения-интродуценты. Успешность интродукции определяется способностью данных растений к семенному размножению и получению достаточного посадочного материала для озеленения. В рамках данного исследования обсуждается вопрос биологии семян четырех видов сирени (2 вида - используются в озеленении городов Оренбургской области на протяжении длительного периода времени, 2 вида - истинные интродуценты). При определении качества посевного материала изучены морфометрические параметры, чистота, вес 1000 семян, их лабораторная и грунтовая всхожесть в соответствии с ГОСТом. Установлено, что чистота семян достаточно высокая у всех видов, за исключением S. emodi. Наиболее высокие показатели грунтовой всхожести регистрируются у S. vulgaris - 82%, наименьшие - у S. wolfii и S. emodi - 23 % и 15 % соответственно. У последних двух видов также низкие показатели чистоты семян и веса 1000 семян. S. vulgaris и S. josikaea ввиду давнего распространения на территории Оренбургской области являются более адаптированными к климатогеографическим условиям региона, поэтому их семена имеют более высокое качество и всхожесть, по сравнению с истинными интродуцентами.

Ключевые слова: род Syringa L., интродуценты, семенное размножение syringa интродуцент семенное размножение

Seeds biology of some lilac species in the climatic and geographical conditions of the Orenburg region

Natalia M. Nazarova

Abstract. Introduced plants are increasingly used in urban greening due to the poverty of the assortment composition. The success of the introduction is determined by the ability of these plants to propagate by seed and obtain sufficient planting material for landscaping. Within the framework of this study, the question of seeds biology of four lilacs species is discussed (2 species are used in landscaping the cities of the Orenburg region for a long period of time and 2 species are true introducers). When determining the quality of seed material, morphometric parameters, purity, weight of 1000 seeds, their laboratory and soil germination were studied in accordance with GOST. It was found that the purity of seeds is quite high in all species except S. emodi. The highest rates of soil germination are recorded in S. vulgaris and it amounts to 82 %. The lowest rates are mentioned in S. wolfii and S. emodi. They amount to 23 % and 15 %, respectively. The last two species also have low seed purity and weight per 1000 seeds. S. vulgaris and S. josikaea, due to their long-standing distribution on the territory of the Orenburg region, are more adapted to the climatic and geographical conditions of the region. Therefore their seeds have a higher quality and germination compared to true introducers.

Keywords: genus Syringa L., introducers, seed propagation

Введение

В настоящее время, в условиях глобальной урбанизации территорий, а также усиливающейся тенденции антропогенеза, вопросы семеноведения очень важны как для лесного хозяйства, так и для практических целей озеленения. Кроме этого, ввиду ограниченного ассортимента растений для каждого отдельно взятого региона возникает необходимость расширения флористического состава за счет привлечения растений-интродуцентов. Наряду с высокими показателями экологической пластичности данные растения должны обладать хорошими репродуктивными характеристиками в новых климатогеографических условиях. Приобретение и накопление фенотипических признаков, обеспечивающих адаптацию интродуцентов, происходит при их репродукции в ряду поколений. Именно поэтому семенная продуктивность - наиболее важный параметр для успешной интродукции [1, 2].

Комплекс различных факторов среды оказывает наибольшее влияние именно на древесно-кустарниковую растительность, поэтому формирование полноценного урожая семян зависит не только от генетических особенностей растений, но и условий среды от момента заложения генеративных органов до формирования семени. Изменчивость семян (морфологические, анатомические признаки) - важное условие для адаптации растений. Это в первую очередь характерно для интродуцентов, произрастающих в новых условиях. Характер изменчивости зависит от способа распространения, характеристики семенных покровов, условий превегетации и др. [3].

Представители рода Syringa L. используются в озеленении городов Оренбуржья. Повсеместно распространен вид Syringa vulgaris L., локально, в крупных парках и скверах - Syringa josikaea J. ^g. ех R^b. [4]. На территории ботанического сада Оренбургского государственного университета создан сирингарий, где проводятся интродукционные испытания ряда видов сирени с целью последующего их внедрения в озеленение городов области.

Целью настоящего исследования является изучение семенной продуктивности видов рода Syringa L., произрастающих в климатогеографических условиях Оренбургской области.

Задачи исследования:

1. Изучить линейные параметры семян видов сирени, произрастающих на территории Оренбургской области.

2. Определить их чистоту, вес 1000 штук и класс качества.

3. Оценить лабораторную и грунтовую всхожесть.

Объекты исследования: Syringa vulgaris L. и Syringa josikaea J. Jасg. ех R^b. - виды, использующиеся в озеленении г. Оренбурга. Syringa emodi W8ll. ex Rоуle и Syringa wolfii C.K. Schneid. - истинные интродуценты, произрастающие на территории ботанического сада ОГУ

Климатическая характеристика района проведения исследования. Климат Оренбургской области - резко-континентальный. Для летнего периода характерно наличие высоких положительных температур, сопровождающихся недостаточным, неравномерно распределяемым количеством осадков, засухами и суховеями. Для зимнего периода характерны высокие пониженные температуры, сопровождающиеся недостаточной высотой снегового покрова, а также ранне-осенними и поздне-весенними заморозками. Разность температур между самым холодным и самым теплым месяцем составляет порядка 40 ^оС [5, 6].

Материалы и методы исследования

Изучение морфометрии семян проведено согласно руководству по морфометрии в системе тестирования качества семян [7]. Классификация семян по размеру (крупность) определялась определялась по В.И. Эдельштейну [8].

Вес 1000 семян определен согласно ГОСТ 13056.4-67 [9], чистота и качество семян - по ГОСТ 13857-95 [10], ГОСТ 12037-81 [11], оценка всхожести - по ГОСТ 13056.6-97 [12]. Для проведения опыта по оценке грунтовой всхожести произведен высев семян видов сирени путем снегования, т.к. семена сиреней требуют предпосевной подготовки (стратификации) в количестве 100x3 штук. Подсчитан процент проросших семян в каждой пробе и среднее значение проросших семян для каждого вида.

Статистическая обработка данных настоящего исследования сводилась к определению среднего значения каждого параметра с вычислением стандартного отклонения и определению варьирования признака (С_у,%) с использованием программного обеспечения Statistica 6.0. интерпретация степени изменчивости проведена по Б. А. Доспехову [13].

Результаты исследования

Величина семени является комплексным признаком и обуславливается его размерами (длина, ширина). Среди изученных нами видов наибольший линейный размер семян характерен для S. josikaea, наименьший - для S. emodi (табл. 1).

Таблица 1. Морфометрические параметры семян видов сирени Table 1. Morphometric parameters of seeds of lilac species

Источник: составлено автором.

Source: compiled by the author.

Признак длины семян варьирует у видов в низкой степени (C_v< 10). Ширина семени изменяется у большинства видов средне и только у одного вида - S. emodi данный параметр варьирует в высокой степени (C_v>20).

Наибольшее количество полноценных семян в одном плоде завязывается у S. vulgaris - в среднем 3 штуки. Данный параметр изменяется у всех видов значительно, что подтверждается высокими значениями коэффициента вариации. Для большинства же изученных видов сирени характерно завязывание двух полноценных семян в каждом плоде.

Согласно классификации крупности, большинство изученных видов характеризуются наличием мелких семян и только у S. josikaea семена средние.

Чистота, определяющая качество посевного материала, является важной характеристикой при изучении биологии семян. Наибольшая масса чистых семян в пробах отмечается у S. vulgaris (9,35±0,23 г). Низкий C_v позволяет судить о незначительной изменчивости данного параметра вне зависимости от выборки. Отмечено, что чистота семян данного вида сирени значительно выше, чем в условиях соседней с Оренбургской областью Республикой Башкортостан [14].

Таблица 2. Чистота и качество семян видов сирени Table 2. Frequency and quality of seeds of lilac species

Источник: составлено автором. Source: compiled by the author.

S. josikaea имеет сходные данные по массе чистых семян с вышеуказанным видом - 8,11±0,16 г, однако ввиду увеличения в пробах количества примесей качество семян снижается. При сравнении чистоты семян данного вида с аналогичным параметром, определенным в г Красноярск [15], установлено, что в условиях Оренбургской области чистота семян данного вида несколько ниже.

Наименьшая масса чистых семян характерна для проб S. emodi - 5,05±0,31 г. В выборках семян у данного вида регистрируется большое количество примесей и обнаруживается значительное количество недоброкачественных семян.

В высокой степени варьируют у всех видов массы примесей и отхода в выборках при достаточно постоянной массе чистых семян. Стоит также отметить, что качество семян, как и морфометрические параметры, описанные выше, у видов, распространенных на территории Оренбуржья (S. vulgaris и S. josikaea), выше, чем у истинных интродуцентов, что, вероятно, определяется более высоким уровнем адаптации данных видов к климатогеографическим условиям нашего региона.

При сравнении полученных нами данных по качеству семян с аналогичными данными в других регионах, установлено, что S. josikaea и S. vulgaris обладают лучшим качеством в климатогеографических условиях Оренбуржья, а S. emodi и S. wolfii имеют более низкое качество по сравнению с этими же видами сирени, произрастающими на территории Республики Башкортостан [14]. Вероятно, это связано с более «мягкими» климатическими условиями данного региона, в отличие от степной и засушливой зоны Оренбургской области.

Масса 1000 семян у большинства видов варьирует в низкой степени, что свидетельствует об однородности выборки по массе в пробах каждого вида, и составляет немногим более 6 грамм. И только у одного вида - S. josikaea данный параметр значительно выше (10,23 г).

При сравнении полученных нами данных по массе 1000 штук семян с данными, полученными в условиях Республики Башкортостан [14], установлено ее снижение у всех видов, за исключением S. vulgaris, у которой определяется аналогичная масса.

Для определения лабораторной всхожести семян всех видов сирени необходима предварительная их стратификация в течении 60 дней. При сравнении лабораторной и грунтовой всхожести семян исследуемых видов сирени установлено, что у большинства таксонов процент прорастания семян при лабораторном проращивании выше, чем при грунтовом посеве (рис. 2).

Рис. 1. Всхожесть семян сирени. Fig. 1. Germination of lilac seeds.

Источник: составлено автором.

Source: compiled by the author.

Исключение составляет только один вид - S. vulgaris, у которого грунтовая всхожесть (82%) почти в четыре раза выше лабораторной (24%). Это объясняется особенностями прорастания семян данного вида. Набухание семян у сирени обыкновенной происходит только на 10-е сутки после закладки в чашки Петри, массовое прорастание только на 24-е сутки, что не укладывается в рамки, определенные ГОСТом. Аналогичная особенность прорастания данного вида зарегистрирована и в

Башкирии [14], с отличием в еще более растянутых сроках набухания и прорастания семян S. vulgaris в условиях Оренбуржья.

При сравнении показателей лабораторной всхожести семян большинства видов сирени, произрастающих в республиках Башкирия [14] и Беларусь [16], отмечена тенденция значительного ее снижения в условиях Оренбуржья. Исключение составляет только S. vulgaris, семена которой имеют значительно больший процент как лабораторной, так и грунтовой всхожести по сравнению с вышеуказанными регионами.

Средние показатели грунтовой всхожести, по сравнению с S. vulgaris, отмечаются у S. josikaea - 49%. Всхожесть семян S. wolfii и S. emodi значительно ниже и составляет 23% и 15% соответственно.

Если сравнить качество семян по показателям лабораторной и грунтовой всхожести, отмечается четкая тенденция их снижения, вне зависомости от чистоты (табл. 3).

Таблица 3. Определение класса качества семян сирени Table 3. Determination of the quality class of lilac seeds

Источник: составлено автором.

Source: compiled by the author.

Исключение составляет только S. vulgaris ввиду особенностей проращивания семян у данного вида, описанных выше. У S. josikaea и S. wolfii несмотря на хороший процент чистоты семян, их качество значительно снижается как при лабораторном проращивании, так и при грунтовом посеве. И только у одного вида - S. emodi определяются низкокачественные семена по всем показателям. Таким образом, для получения большого количества посадочного материала требуется увеличение норм высева семян S. wolfii и S. emodi.

Выводы

1. По данным морфометрии большинство изученных видов сирени в условиях Оренбуржья имеют мелкие семена.

2. Чистота семян достаточно высокая у всех видов, за исключением S. emodi. Вес семян низкий, что свидетельствует о недостаточном развитии эндосперма, а, следовательно, невысокой жизнеспособностью зародыша, поэтому и посевные качества семян невысокие, что и подтверждается низкими показателями их грунтовой всхожести.

3. Два вида сирени - S. vulgaris и S. josikaea ввиду давнего распространения на территории Оренбургской области являются более адаптированными к климатогеографическим условиям региона, что подтверждается их лучшими, по сравнению со всеми изученными видами, показателями качества и всхожести семян.

4. Ввиду низких показателей качества семян у S. wolfii и, в особенности, S. emodi целесообразно проведение их дальнейших интродукционных испытаний для приобретения ими адаптивных механизмов к перенесению стрессирующего воздействия условий среды, характерных для Оренбуржья.

Список источников

1. Полякова Н.В. Биология семян видов сирени в ботаническом саду г. Уфы // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. 2011. N° 14-1(98). С. 56-60. - EDN RYFTHR.

2. Гусар А.С. Определение семенной продуктивности Trollius Asiaticus L. с учетом особенностей строения генеративных побегов растений и влияния специализированных насекомых-паразитов // Агробиоинженерия 2021: Сборник статей Всероссийской конференции-конкурса молодых исследователей, Москва, 01-03 февраля 2021 года. - Москва: Общество с ограниченной ответственностью «Мегаполис», 2021. - С. 164-169. - EDN GZEUUV.

3. Холенко М.С. Репродуктивная биология интродуцентаFraxinuspennsylvanica Marsh. в Брянской области в связи с оценкой его инвазионного статуса // Растительность Восточной Европы и Северной Азии: Материалы II Международной научной конференции, Брянск, 12-14 октября 2020 года. - Брянск: Брянский государственный университет имени академика И.Г. Петровского, 2020. С. 59. - EDN: ZIBWRM.

4. Рябинина З.Н. Определитель сосудистых растений Оренбургской области. - Москва: Товарищество научных изданий КМК, 2009. 758 с. - EDN: QKSNRZ.

5. Семёнов Е.А. Природно-ресурсный потенциал региона: эколого-экономический аспект хозяйственного освоения // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. №. 1 (51). С. 199-202. - EDN: TKKYKV.

6. Титкова Т.Б., Золотокрылин А.Н., Виноградова В.В. Климатический рубеж в степной зоне Восточно-Европейской равнины: индикаторы и размещение // Известия Российской академии наук. Серия географическая. 2021. Т 84. №. 6. С. 864-873. - EDN: IJIMXX.

7. Бухаров А. Ф., Балеев Д. Н., Бухарова А. Р Морфометрия в системе тестирования качества семян. Москва: ФГБНУ ФНЦО, 2020. 80 с. - EDN: NTFSKE

8. Эдельштейн В. И. Овощеводство. Москва: Сельхозиздат, 1962. 440 с.

9. ГОСТ 13056.4-67. Семена деревьев и кустарников. Методы определения массы 1000 семян.

М.: СМ СССР, 1977. 23 с.

10. ГОСТ 12037-81. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения чистоты и отхода семян. М.: Издательство стандартов, 2004. 25 с.

11. ГОСТ 13857-95. Семена деревьев и кустарников. Посевные качества. Технические условия. М.: Издательство стандартов, 1996. 16 с.

12. ГОСТ 13056.6-97. Семена деревьев и кустарников. Метод определения всхожести. М.: Издательство стандартов, 1998. 27 с.

13. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 6-е, стер., перепеч. с 5-го изд. 1985 г. - Москва: Альянс, 2011. - 351 с. - EDN: QLCQEP.

14. Полякова Н.В. Особенности биологии сирени обыкновенной (Syringa vulgaris L.) при интродукции в Республике Башкортостан // Аграрная Россия. 2020. № 2. С. 21-25. - EDN: MMAXVS.

15. Юлдашева Е.П., Окладников В. А. Посевные качества семян, перспективных для воспроизводства видов древесных растений // Молодые ученые в решении актуальных проблем науки: Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Красноярск, 25-26 апреля 2019 года, 2019. - Красноярск: ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева», 2019. С. 92-94. EDN: TOCOBJ.

16. Булыко С.Е. Особенности прорастания семян видов рода Syringa // Весці Нацыянальнай Акадэмн Навук Беларусі. 2011. № 2. C. 24-27. EDN: ZQJYRD.

References

1. Polyakova NV. Biology of seeds of Sybingav species in botanical garden in Ufa city. Scientific bulletin of Belgorod State University. Series: Natural Sciences. 2011 ;14-1(98): 56-60. (In Russ.). EDN: RYFTHR.

2. Gusar AS. Determination of seed production ofTrollius asiaticus l. with accounting features of generative shoots structure and influence of specialized parasitic insects. Agrobioengineering 2021: Collection of articles of the All-Russian Conference-Competition of Young Researchers, Moscow, February 01-03, 2021. Moscow: Megapolis Limited Liability Company; 2021. p. 164-169. (In Russ.). - EDN GZEUUV.

3. Holenko MS. Reproductive biology of the introduced Fraxinus pennsylvanica Marsh. in the Bryansk region in connection with the assessment of its invasive status. Vegetation of Eastern Europe and Northern Asia: Proceedings of the II International Scientific Conference, Bryansk, October 12-14, 2020. Bryansk: Bryansk State University named after Academician I.G. Petrovsky. 2020. p. 59. (In Russ.). EDN: ZIBWRM.

4. Ryabinina ZN. Determinant of vascular plants of the Orenburg region. Moscow: Limited Liability Company Partnership of scientific publications KMK; 2009. (In Russ.). EDN: QKSNRZ.

5. Semyonov EA. Natural resource potential of the region: ecological and economic aspect of economic development. Proceedings of the Orenburg State Agrarian University. 2015; 1(51): 199-202. (In Russ.). EDN: TKKYKV

6. Titkova TB, Zolotokrylin AN, Vinogradova VV. Climatic boundary in the steppe zone of the East European plain: indicators and placement. News of the Russian Academy of Sciences: The series is geographical. 2021;84(6): 864-873. (In Russ.). EDN: IJIMXX.

7. Buharov AF, Baleev DN, Buharova AR. Morphometry in the seed quality testing system. Moscow: Publishing House FGBNU FNTSO; 2020. (In Russ.). EDN: NTFSKE.

8. Edel'shtejn VI. Vegetable growing. Moscow: Agricultural Publishing House; 1962. (In Russ.).

9. State Standard 13056.4-67. Seeds of trees and shrubs. Methods for determining the mass of 1000 seeds mass. Moscow: SM USSR; 1977. (In Russ.).

10. State Standard 12037-81. Seeds of farm crops. Methods for determination of purity and seed lot impurity. Moscow: IPK Publishing House of Standards; 2004. (In Russ.).

11. State Standard 13857-95. Seeds of trees and shrubs. Sowing characteristics. Specifications. Moscow: IPK Publishing House of Standards; 1996. (In Russ.).

12. State Standard 13056.6-97. Seeds of trees and shrubs. Methodfor determination of germination. Moscow: IPK Publishing House of Standards; 1998. (In Russ.).

13. Dospekhov BA. Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of research results). 6^th ed., erased, reprinted from the 5^th ed., 1985. Moscow: Alliance Publishing House; 2011. (In Russ.). EDN: QLCQEP.

14. Polyakova NV Features of the biology of common lilac (Syringa vulgaris L.) during introduction in the Republic of Bashkortostan. Agrarian Russia. 2020;(2): 21-25. (In Russ.). EDN: MMAXVS.

15. Yuldasheva EP, Okladnikov VA. Sowing qualities of seeds promising for reproduction of woody plant species. Young scientists in solving urgent problems of science: Collection of materials of the All- Russian Scientific and Practical Conference of Students, postgraduates and young Scientists, Krasnoyarsk, April 25-26, 2019. Krasnoyarsk: Siberian State University of Science and Technology named after Academician M.F. Reshetnev; 2019. p. 92-94. (In Russ.). EDN: TOCOBJ.

16. Bulyka SE. Features of germination of seeds of various spesies of genus Syringa. Proceedings of the National academy of sciences of Belarus. 2011;(2): p. 24-27. (In Russ.). EDN: ZQJYRD.

Размещено на Allbest.ru