авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Изучение индивидуальной изменчивости хвойных интродуцентов для мониторинга в городской среде

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ЧЕКМЕНЕВА Юлия Владимировна

ИЗУЧЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ ХВОЙНЫХ ИНТРОДУЦЕНТОВ ДЛЯ МОНИТОРИНГА В ГОРОДСКОЙ СРЕДЕ

06.03.01 Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Воронеж – 2011

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия»

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, заслуженный лесовод РФ

Титов Евгений Васильевич

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Чернодубов Алексей Иванович

кандидат биологических наук,

доцент, старший научный сотрудник

Машкина Ольга Сергеевна

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Брянская государственная инженерно-технологическая академия», 241037, г. Брянск, проспект Станке Димитрова, д.3

Защита состоится «24» июня 2011 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.034.01 при ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» по адресу 394087, г.Воронеж, ул. Тимирязева, 8, тел/факс 8(473)2537651

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан « 18 » мая 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Капитонов Д.Ю.

Введение

Актуальность темы. В настоящее время постоянно растет уровень техногенного загрязнения окружающей среды. Зеленые насаждения стабилизируют ее и поддерживают в норме. Учитывая это, можно утверждать, что вопрос оптимизации городской среды древесными породами, устойчивыми к загрязняющим природу выбросам, является актуальным. Поставленная задача может быть решена при изучении индивидуальной изменчивости древесных пород, как научной основы селекции, для выявления устойчивых видов и форм.

Цель и задачи исследований. Установить уровни изменчивости основных морфологических признаков вегетативных и генеративных органов у деревьев различного типа сексуализации псевдотсуги Мензиса, ф. зеленой и ели колючей, ф. голубой в условиях автотранспортного загрязнения. Выявить биологически устойчивые виды, особи, формы для повышения санитарно-гигиенических функций зеленых насаждений города.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

  1. Установить уровни индивидуальной изменчивости структурных признаков вегетативных и генеративных органов у деревьев различного типа сексуализации в условиях автотранспортного загрязнения.
  2. Выявить по уровню индивидуальной изменчивости информативные признаки устойчивости хвойных пород в городских посадках.
  3. Выявить устойчивые виды и особи для создания и формирования защитных насаждений в городе.

Научная новизна. Впервые установлены уровни индивидуальной изменчивости морфометрических признаков вегетативных и генеративных органов у деревьев различного типа сексуализации, как показателей их экологической устойчивости в условиях городской среды в искусственных совокупностях растений. Выявлены биологически устойчивые особи и формы.



Практическое значение. Результаты исследований могут быть использованы в практике лесопаркового хозяйства и ландшафтной архитектуры при отборе устойчивых древесных пород, их форм и половых типов по уровню изменчивости информативных признаков вегетативной и генеративной сферы.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

  1. уровни индивидуальной изменчивости признаков вегетативных и генеративных органов у хвойных интродуцентов различного типа сексуализации в условиях городской среды;
  2. информативные признаки устойчивости особей различного полового типа к техногенному загрязнению;
  3. виды и особи, устойчивые в городской среде.

Обоснование и достоверность результатов исследований обеспечивается трехлетним периодом наблюдений (2002 – 2004гг.) на постоянных опытных объектах, с использованием современных методик; большим объемом экспериментального материала и статистической обработкой данных на ПК с применением пакета специальных программ.

Личный вклад. Автором разработана программа исследований, выбраны объекты, собран, обработан и проанализирован экспериментальный материал, подготовлены публикации и написана диссертация.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на межвузовских и внутривузовских конференциях (Воронеж 2002, 2003, 2004, 2008) на международных научно-практических конференциях (Липецк 2004; Новочеркасск 2005; Воронеж 2005, 2008, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ (2 из них в соавторстве).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы из 165 наименований (в том числе – 8 на иностранных языках) и 35 приложений. Текстовая часть диссертационной работы изложена на 178 страницах. Включает 62 таблицы, 22 рисунка, из них 21 фотография.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, профессору Титову Евгению Васильевичу, сотрудникам лаборатории НИИЛГиС. Особую признательность за помощь в работе выражаю родителям, родным и друзьям.

Глава 1. Состояние вопроса

Изменчивость - научно-теоретическая основа селекции. Показателем устойчивости растений является уровень изменчивости вегетативных и генеративных органов. Меньшая вариабельность признака отражает большую устойчивость к различным экологическим условиям, в том числе и техногенному воздействию (Мамаев, 1975; Титов, 1999; Чернодубов, 2009; Машкина и др, 2009).

Проблеме устойчивости аборигенных и интродуцированных древесных растений к различным атмосферным загрязнителям посвящено большое количество исследований (Илькун, 1974; Николаевский, 1979; Кулагин, 1974) Изучены механизмы устойчивости, процессы адаптации растений в условиях техногенно загрязненной среды (Тарабин, 1990; Завадский, 1968; Николаевский 1979 и др.). Многочисленные результаты исследований показывают, что по отношению к промышленным загрязнениям нет и не может быть как абсолютно устойчивых, так и неустойчивых растений.

Реакции вегетативных органов древесных растений на техногенный и климатический стресс отведено особое место в исследованиях С.А. Мамаева (1968), О.Д. Шкарлет (1974), В.И. Спесивцевой (1984), И.М. Кравкиной (1991), А.К. Буториной (1997), Л.А. Рязанцевой (2002) и других. Наиболее чувствительны к неблагоприятным и стрессовым условиям (в том числе и к загрязнению среды) репродуктивная деятельность и продолжительность жизни растения. Наблюдаются сдвиги как в мужской (пыльца) (Третьякова, 1990; Осколков, 1999; Федорков, 1999), так и в женской (семяпочки) сферах (Морозов 1989; Свинцова 2000; Третьякова 2004 и др.).

Исследования, посвященные изучению проблемы сексуализации древесных растений, освещены в трудах Т.П.Некрасовой (1972), Ю.Ф. Ефимова (1982), Е.В. Титова (1975,1991,2004). Установлено, что сексуализация растений имеет высокую генетическую обусловленность. Многочисленными исследованиями Fosberg (1888), Е.Г. Мининой (1952), И.Н. Третьяковой (2003) выявлено, что пол растений изменяется в зависимости от воздействий внешней среды, географического положения, условий произрастания. Установлено, что экологический стресс вызывает ускорение темпов развития организмов и раннее их старение (Козубов, 1967; Мамаев, 1973; Минина, 1983; Романовский 1997; Тихонова, 2003).

При достаточной изученности внутривидовой изменчивости древесных пород, в основном в пределах обширных естественных ареалов, многие вопросы являются актуальными, в частности установление уровней индивидуального варьирования признаков в искусственной совокупности растений. Ранее изучение уровней индивидуальной изменчивости у псевдотсуги Мензиса, ф. зеленой и ели колючей, ф. голубой особей различного полового типа в условиях автотранспортного загрязнения не проводилось.

Глава 2. Объекты, программа и методика исследований

    1. 2.1 Эколого-климатическая характеристика г. Воронежа

В диссертации приводится характеристика климата и рельефа г. Воронежа: сумма активных температур, ветровой режим, среднегодовая сумма осадков, сроки наступления первых осенних и последних весенних заморозков.

Приводится распределение валового выброса вредных веществ по районам города. Современное состояние зеленого фонда признано неблагоприятным – происходит деградация озелененных территорий, сокращение их площадей (Доклад….2003).

2.2 Климатическая характеристика природных условий Семилукского лесного селекционного питомника

Дается характеристика климата, почв и рельефа. Приведены среднемесячные показатели температуры и осадков, длительность вегетационного периода (Агроклиматический справочник по Воронежской области,1958).

2.3 Объекты исследований

Исследуемые виды произрастают в Центральном районе г. Воронежа, в зоне интенсивного движения автотранспорта. Ель колючая ф. голубая (Picea pungens Engelm.) растет в рядовых, одиночных посадках и группами. Возраст деревьев 20 – 25 лет. Почвенные условия - почвогрунт насыпной.

Рядовая посадка псевдотсуги Мензиса, ф. зеленой (Pseudotsuga Menziesii (Mirb.) Franco f. viridis), 22 - 29 возраста, находится вдоль автодороги. Почвы – светло-серые лесные супесчаные.

Контрольные насаждения произрастают в центральной части Семилукского питомника. Представлены искусственными посадками с размещением деревьев ели колючей, ф. голубой – 3 х 3м, псевдотсуги Мензиса – 4 х 1,5м. Отобраны деревья обеих пород в возрасте 28 лет.

    1. Методика исследований

Исследования проводили в течение трех вегетационных периодов, с 2002 по 2004 гг. В городе, по формуле оценки концентрации окиси углерода КСО, было рассчитано загрязнение атмосферного воздуха отработанными газами автомобилей, мг/м3 – по А.И.Федоровой, А.Н.Никольской (1997). Отмечено превышение нормы более чем в 2-11 раз, при ПДК автотранспорта по окиси углерода 5 мг/м3.

В опыте и контроле проводилось общее описание. Размещение деревьев отмечалось на схеме, им присваивался номер. Для каждого дерева определялись следующие показатели: диаметр ствола на высоте 1,3 метра, высота дерева, ширина кроны в двух взаимно перпендикулярных направлениях, количество мутовок на дереве, среднее количество ветвей в мутовке. Устанавливались форма и плотность кроны, тип ветвления, угол прикрепления ветвей к стволу, состояние с описанием повреждения. С каждого дерева было взято по десять модельных ветвей 1-го – 2-го порядков в средней части кроны. У них определяли длину, диаметр, угол прикрепления к стволу, длину текущего прироста побега, продолжительность жизни хвои, длину 1-летней хвои, охвоенность 1-2 летних побегов.

Весной во время цветения определялся половой тип дерева по соотношению количества микро- и макростробилов (Некрасова, 1972; Титов, 1991). Количество женских генеративных побегов определялось путем сплошного перечета по всей кроне. Мужские побеги подсчитывали на трех ветвях мутовок в нижней, средней и верхней частях кроны с последующим пересчетом на общее количество ветвей. Отмечалась дифференциация кроны на генеративные ярусы, начиная с вершины: женский, смешанный, мужской и ростовой ярусы. Фенологические наблюдения проводились согласно методике (Булыгин,1974; 1979).

Для выявления степени влияния выбросов автотранспорта на генеративную сферу изучались следующие показатели: количество шишек на дереве, их длина и ширина, количество семенных чешуй в шишке, количество семян в шишке, с подразделением на развитые, недоразвитые, пустые, массу 1000 штук семян, энергию прорастания и всхожесть семян. Учет урожая осуществлялся по методике А.А.Корчагина (1960), масса 1000 штук семян определялась по ГОСТ – 13056.4 – 75. Собранные семена проращивались в лабораторных условиях в соответствии с ГОСТ– 13056.6 – 75. Жизнеспособность пыльцы определялась путем окрашивания в йодистом калии (Федорова, Никольская, 1997).





Изменчивость биометрических и количественных показателей устанавливалась в соответствии со шкалой С.А.Мамаева (1973). Полученные результаты были обработаны на компьютере с применением программы Microsoft Excel 2000, и пакета программ, разработанных сотрудниками НИИЛГиС. Точность опыта находится в пределах 5-6%.

Глава 3. Уровни изменчивости структурных признаков деревьев

3.1 Псевдотсуга Мензиса, ф. зеленая

(Pseudotsuga Menziesii (Mirb) Franco, f. viridis)

В условиях г.Воронежа выделены деревья различных половых типов. Особи женского типа - (26-29 лет), мужского - (22 лет), смешанного - (22-27 лет). В питомнике деревья женского, мужского и смешанного типов одного возраста (28 лет). При сравнении деревьев различного возраста объективным показателем линейных признаков является средний прирост. Наиболее отчетливо половая дифференциация деревьев проявляется по среднему приросту в высоту. У опытных и контрольных особей мужского типа (41 см – опыт и 48,7 см – контроль) он больше, чем у женского (34,6 см – опыт и 44,2 см - контроль) и смешанного (36,7 см и 42,2 см соответственно) (рис.1). Его значения у всех половых типов в опыте ниже контроля, что, по-нашему мнению, объясняется отрицательным влиянием выхлопов автотранспорта на общий рост деревьев. Это подтверждается данными других авторов (Красинский, 1950б; Николаевский, Казанцева, 1966; Илькун, 1968).

В условиях автотранспортного загрязнения установлено снижение энергии роста деревьев в высоту. Ее отражает обратная корреляционная связь между средним приростом в высоту и количеством годичных мутовок (опыт r = -0,98 и контроль r = -0,96). Причем, у особей женского (2,9 шт/пог.м – опыт и 2,3 - контроль) и смешанного типов (2,8 и 2,3 шт/пог.м, соответственно) количество годичных мутовок больше, чем у деревьев мужского типа (2,4 и 2,0 шт/пог.м).

Количество ветвей в мутовке у особей различных половых типов в опыте также выше (5,2 - 6,5 шт), чем в контроле (4,6 - 5,1 шт), что, возможно, объясняется экологическими условиями произрастания и влиянием генотипа.

Примечание: 1- Ср. прирост дерева в высоту, см/год; 2 – Ср. прирост по диаметру ствола, см/год; 3 – Ср. прирост кроны в ширину, см/год; 4 – Кол-во годичных мутовок на стволе, шт/1 п.м.; 5 – Кол-во ветвей в мутовке, шт; 6 – Возраст хвои, лет; 7 – Ср. прирост модельной ветви в длину, см/год; 8 – Ср. прирост мод. ветви по диаметру, мм/год; кон. – контроль; оп. – опыт

Рис. 1 Показатели вегетативных органов деревьев псевдотсуги Мензиса, ф.зеленой различных половых типов

Важный показатель устойчивости к определенным условиям среды - уровень изменчивости структурных признаков (рис. 2).

Примечание: 1 – Ср. прирост дерева в высоту, см/год; 2 – Ср. прирост ствола по диаметру, мм/год; 3 – Ср. прирост кроны в ширину, см/год; 4 – Кол-во годичных мутовок, шт/1 пог.м.; 5 – Кол-во ветвей в мутовке, шт; 6 – Продолжительность жизни хвои, лет; 7 – Ср.прирост модельной ветви в длину, см/год; 8 – Ср. прирост модельной ветви по диаметру, мм/год

Рис. 2 Изменчивость признаков вегетативных органов у деревьев псевдотсуги Мензиса, ф. зеленой различных половых типов (C.V.%)

Установлена половая изменчивость особей псевдотсуги Мензиса, ф.зеленой по степени адаптации вегетативной сферы к воздействию выбросов автотранспорта.

Достоверно большая вариабельность количества ветвей в мутовке в опыте, по сравнению с контролем, у деревьев женского и смешанного типов позволяет предположить, что данный признак является информативным и отражает негативное влияние выбросов автотранспорта на рост растений.

Выявлены наиболее изменчивые признаки, которые могут являться диагностическими показателями реакции деревьев на техногенное воздействие. У деревьев женского типа к ним относятся средний прирост модельной ветви по диаметру (C.V.= 24,1 %), количество ветвей в мутовке (C.V.= 20,8 %), у особей смешанного типа – количество ветвей в мутовке (C.V.= 17 %). У дерева мужского типа не отмечено увеличения уровня изменчивости по изучаемым признакам.

3.2 Ель колючая, ф. голубая (Picea pungens Engelm.)

В городских условиях и в питомнике предварительно были выделены деревья женского (20-23 и 23-25 лет) и особи, не проявившие полового типа (ростовой) - 20-24 и 27-28 лет. Средний прирост в высоту у них в опыте не отличается от контроля (рис. 3).

Количество мутовок на 1 пог.м у деревьев различного полового типа не отличается от контроля. Продолжительность жизни хвои (лет) сокращается в условиях автотранспортного загрязнения. В первую очередь это отмечается у деревьев ели колючей ростового типа (6,4 года - в опыте и 7,8 лет - в контроле). У особей женского типа продолжительность жизни хвои одинакова и в контроле, и в опыте (7,2 и 6,5 года).

Примечание: 1- Ср. прирост дерева в высоту, см/год; 2 – Ср. прирост по диаметру ствола, см/год; 3 – Ср. прирост кроны в ширину, см/год; 4 – Кол-во годичных мутовок на стволе, шт/1 п.м.; 5 – Кол-во ветвей в мутовке, шт; 6 – Возраст хвои, лет; 7 – Ср. прирост модельной ветви в длину, см/год; 8 – Ср. прирост мод. ветви по диаметру, мм/год; кон. – контроль; оп. – опыт

Рис. 3 Показатели вегетативных органов деревьев ели колючей, ф. голубой различных половых типов.

Средний прирост ветвей в длину в условиях города у деревьев женской сексуализации достоверно ниже (15,2 см), чем в контроле (17,9 см), что может быть связано с большей подверженностью особей женской сексуализации отрицательному влиянию выбросов автотранспорта. Данный показатель у особей ростового типа (14,4 см) соответствует контролю (14,1 см).

Отрицательное влияние техногенного воздействия сказывается на уровне изменчивости всех вегетативных признаков у деревьев разного полового типа. Отмечено усиление варьирования в опыте, по сравнению с контролем, у деревьев ростового типа среднего прироста по диаметру ствола, прироста кроны в ширину, количества годичных мутовок на 1 пог. м, продолжительности жизни хвои от очень низкого до низкого и среднего. Это соответствует утверждению С.А.Мамаева (1973) о возрастании уровня изменчивости признаков под влиянием действия неблагоприятных факторов среды.

У деревьев женского типа варьирование данных признаков снижается. Более стабильна в разных условиях изменчивость среднего прироста модельной ветви в длину у деревьев ростового типа, ее прироста по диаметру – у особей женской сексуализации (рис. 4). В опыте у особей женской сексуализации отмечаются более низкие уровни изменчивости большинства изучаемых вегетативных признаков, нежели в контроле.

Различная устойчивость псевдотсуги и ели, возможно, объясняется биологическими особенностями пород. Взаимодействие внутренних, генетических и внешних факторов определяет различие в устойчивости по некоторым признакам между половыми типами деревьев ели колючей и псевдотсуги Мензиса.



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.