XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РОСТ И РАЗВИТИЕ ВИДОВ РОДА БАРБАРИС В ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Никифоров Г.А. 1

---

1МОУ СШ № 75

Семенютина В.А. 1

---

1МОУ СШ № 75

Работа в формате PDF

335.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Актуальной задачей обогащения дендрофлоры деградированных ландшафтов засушливых районов является введение в культуру экономически важных видов, обладающих высокой экологической пластичностью. Значительный интерес представляют виды рода барбарис -Berberis, относящиеся к семейству Berberidaceae, ценные благодаря съедобным плодам, лекарственные, медоносные, лесомелиоративные и декоративные растения. Они могут произрастать на довольно бедных почвах, светолюбивы [2, 3, 6].

Цель исследований – эколого-биологическая оценка и отбор перспективных интродуцированных видов рода Berberis для многоцелевого применения в засушливых условиях.

Объектами исследований являлись шесть видов Berberis (канадский, монетовидный, обыкновенный, разноножковый, цельнокрайний, амурский) различного географического происхождения.

В результате исследований осуществлялось знакомство с литературными источниками, изучение растений в коллекциях ФНЦ агроэкологии РАН. Были проведены фенологические наблюдения, изучены рост и развитие, выявлены экологические аспекты цветения и плодоношения, а также отношение различных видов к основным факторам среды. Даноэколого-хозяйственное обоснование перспектив использования барбарисов в Волгоградской области и экономическое обоснование выращивания посадочного материала.

Плоды барбарисов содержат кислоты: яблочную, лимонную, винную и др., пектиновые вещества, сахара (около 5%), аскорбиновую кислоту (примерно 150 мг%); молодые листья – до 125 мг% аскорбиновой кислоты и витамин Е. Ягоды барбариса возбуждают аппетит и утоляют жажду. Отвар ягод обладает мочегонным, желчегонным и слабительным свойствами. Все части растения содержат алкалоиды. Из корней выделяют очень ценный из них – берберин. Из него готовят медицинские препараты для лечения желчнокаменной болезни [9].

Барбарисы декоративны в течение всего вегетационного периода. Хорошо выдерживают стрижку. Широко применяются для бордюров и окаймления, а также для живых изгородей. Осенью имеют желтую и красную листву, ягоды многих видов долго сохраняются на ветках [8].

Дают обильную поросль от пня, насаждения с участием барбарисов имеют почвозащитное и противоэрозионное значение. На основе всесторонней эколого-биологической оценки - барбарис канадский, монетовидный, цельнокрайний, разноножковый, обыкновенный рекомендуются для насаждений многоцелевого назначения во всех районах Волгоградской области, амурский – для I-III районов Волгоградской области.

Виды рода Berberisотносятся к экологически пластичным видам, хорошо адаптируются к стрессовым ситуациям, отличаются декоративностью в течение всего вегетационного периода, обладают хозяйственно-ценными признаками и относятся к группе экономически важных растений. Размножают посевом семян, делением куста и летними черенками. Семена следует сразу после сбора стратифицировать или сеять под зиму, выход семян 5 – 9%.

Изученные виды рода барбарис обладают достаточно хорошим ростом на светло-каштановых почвах. В условиях сухой степи представители рода барбарис проходят полный цикл развития, ежегодно цветут и плодоносят. Семена имеют высокую жизнеспособность.

Поэтому использование барбарисов в насаждениях Волгоградской области как видов многоцелевого применения при обустройстве урбо- и агроэкосистем, а также для получения лекарственного сырья, будет способствовать повышению биоразнообразия, улучшению экологической обстановки и повышению продуктивности различных территорий. Насаждения из них имеют важное природоохранное значение, зимой плоды барбарисов служат кормом для многих животных [15].

РОСТ И СЕЗОННОЕ РАЗВИТИЕ БАРБАРИСОВ

Наблюдения за ростом и развитием различных видов Berberis показали, что барбарис уже в первый год вегетации на орошении в условиях Волгоградской области достигают высоты до 0,65 м, а в 15 лет – 2,65.

В условиях сухой степи виды барбариса проходят полный цикл развития, который составляет 193-206 дня (таблица 1).

В благоприятные по погодным условиям годы вегетационный период увеличивается (до 235 дней), несколько снижается (191) в засушливые годы.

Таблица 1 – Среднемноголетние данные сезонного развития барбарисов

Начало вегетации видов родаBerberis в районе исследований отмечается в конце марта – начале апреля, а завершение наступает в конце сентября – начале октября. Для большинства видов начало набухания почек приходится на конец марта. Фаза облиствения заканчивается в первой декаде мая. Кусты барбариса цветут ежегодно. Календарно наиболее рано зацветают барбарис разноножковый, монетовидный, канадский, цельнокрайний. Цветение всех видов колеблется от 7 до 15 дней (таблица 2).

Цветки обоеполые, в кистях или немногоцветковых пучках на вершине укороченных побегов; чашелистников обычно 6, венчик из 6 желтых лепестков, тычинок 6, пестиков 1.

Таблица 2 – Календарь зацветания и характеристика цветов барбарисов

Все шесть видов барбарисов в условиях Волгограда ежегодно цветут и плодоносят. Вступление интродуцентов в плодоношение, которое функционально связано с ростовыми процессами и обеспечивает появление нового поколения, является важным моментом и позволяет рекомендовать виды для дальнейшего их использования [1, 7, 10, 12].

Вступление интродуцентов в генеративную фазу развития и формирования семян высокого качества свидетельствуют о соответствии экологических условий района произрастания биологическим свойствам растений [5].

В аридных условиях древесные виды быстро развиваются и рано вступают в фазу плодоношения [16]. Отмечено интенсивное плодоношение, что связано с лучшей завязываемостью плодов (80-92 %), а также развитием крупных плодов и семян в условиях повышенного тепла (таблица 3).

Таблица 3 – Масса плодов и семян барбарисов

Плоды у барбариса начинают созревать осенью, в сентябре – октябре, у некоторых они некрупные, около 1 см. Крупноплодностью отличаются B. vulgaris, B. nummularia и B. canadensis. Мелкие плоды отмечены у B. amurensis, B. integerrima, B. heteropoda. По массе 1000 семян высокие показатели у B. сanadensis и B. amurensis.

Урожай плодов с куста в возрасте до 10 лет до 4 кг. Урожай плодов барбарис канадского с куста в возрасте 10 лет –3,8 кг (рисунок 1).

Рисунок 1 – Урожай плодов барбарисов

Барбарис отличается ежегодным плодоношением.

2. ОТНОШЕНИЕ ВИДОВ БАРБАРИСА К ФАКТОРАМ СРЕДЫ

Результаты исследований по водному режиму выявили, что общей закономерностью является снижение оводненности листьев вслед за падением влажности почвы. Более сильно обезвоживаются листья у относительно требовательных к увлажнению видов (B. amurensis). Менее у видов, способных регулировать свой водный баланс в засуху (среднеазиатские виды). Это приводит к их лучшей выносливости и устойчивости к сухим местообитаниям. Во все сроки взятия образцов процессе завядания потеря влаги за 6 часов выше у барбариса амурского (дальневосточный вид), ниже у более засухоустойчивых среднеазиатских видов, они обладают более высокой водоудерживающей способностью, и низким водным дефицитом, в период снижения влажности воздуха и почвы при повышенных температурах воздуха. Более полное представление о влиянии засухи на растения и способности переносить засушливый период, дает устойчивость клеточных мембран к обезвоживанию (таблица 4).

Таблица 4 – Сравнительная оценка засухоустойчивости

интродуцированных видов рода Berberis электролитическим методом

Виды, относящиеся к I группе – более стабильны, без повреждений переносили засушливые периоды. У видов II группы имело место снижение тургора листьев. Лучшим ростом отличаются интродуценты I группы.

Биоэкологическая оценка интродукции родового комплекса барбариса выявила их степень адаптации в условиях засушливой зоны, которая характеризует не только адаптивные процессы, но и перспективы их использования в Волгоградской области. Поскольку район интродукции во многом схож по своим климатическим показателям с ареалом естественного произрастания, растения Berberis успешно адаптировались и отличаются хорошим ростом и развитием (таблица 5).

Таблица 5 – Адаптация барбарисов по зимостойкости

и засухоустойчивости

Таким образом, изучение роста, развития, оценка цветения и плодоношения, а также отношения различных видов к основным факторам среды позволили сделать вывод, что климатические условия Волгоградской области благоприятны для роста и развития видов барбариса различного географического происхождения.

3. ЭКОЛОГО-ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БАРБАРИСОВ В ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

Виды рода Berberis – ценные плодовые, лекарственные, медоносные, лесомелиоративные и декоративные растения [14].

У барбариса используют практически все части растения. При помощи коры и корней окрашивают шерсть и кожу в лимонно – желтый цвет, плодами с добавлением квасцов красят лен, хлопок и шерсть в розовые тона. Древесина барбариса – твердая, плотная, с красивой текстурой своеобразного цвета, - прекрасный материал для мелких токарных изделий. Инкрустации и мозаик. На основе берберина, специфического алкалоида, особенно интенсивно накапливающегося в корнях и коре барбариса, созданы некоторые лекарственные препараты [9, 13].

В плодах барбариса до 5 % сахара, 120-150 мг % витамина С (таблица 6).

Таблица 6 – Биохимическая характеристика плодов Berberis

Большое количество витаминов и макроэлементов:

Бэта – каротин – 140мг,

Витамин А – 23333,33 мкг,

Витамин С – 500 мг

Железо – 4,59 мг,

Калий – 44,2 мг,

Кальций – 29,5 мг,

Натрий – 14,6 мг [36].

Использование Berberis в различных типах насаждений определяется природно-ресурсным потенциалом и перечисленными ниже признаками:

биологическая устойчивость (широкий ареал в природных условиях при высокой экологической пластичности);

хозяйственная ценность (декоративная, плодовая, медоносная и др.).

Исследуемые виды барбариса обладают засухоустойчивостью и морозостойкостью, что позволяет рекомендовать их для дальнейшего внедрения в насаждения в Волгоградской области (рисунок 2).

Пригодность видов рода барбариса для элементов садово-паркового ландшафта определяется эколого-биологическими особенностями, декоративными свойствами и ценностью для композиционных элементов (таблица 7) [4].

Таблица 7 – Экологические свойства и декоративные качества семейства Berberidaceae

Условные обозначения:

ВЫВОДЫ

В коллекциях ФНЦ агроэкологии РАН произрастают 6 видов барбарисов – обыкновенный, разноножковый, монетовидный, канадский, амурский, цельнокрайний, канадский различного географического происхождения.

Интродуцированные виды Berberisвзасушливых условиях Волгоградской области проходят полный цикл сезонного развития, зимостойки, хорошо цветут и плодоносят, дают доброкачественные семена. Климатические условия Волгоградской области благоприятствуют росту и развитию барбарисов. Успешность их введения в культуру определяется степенью засухоустойчивости.

Период вегетации составляет 193-206 дней.

В условиях светло-каштановых почв все изученные виды цветут ежегодно, обладая высокой декоративностью в этот период. Цветение всех видов колеблется от 7 до 15 дней.

Наиболее интенсивное плодоношение у изученных видов барбарисов было выявлено в условиях орошения и в благоприятные в гидрологическом отношении годы.

Сравнительная оценка засухоустойчивости по водному режиму и коллоидно-осмотическим свойством протоплазмы позволила распределить интродуцированные виды барбарисов на две группы: первая – с высокой, вторая – со средней степенью устойчивости к засухе. В условиях Волгоградской области засухоустойчивые виды барбарисов I группы (канадский, разноножковый, монетовидный, цельнокрайний и обыкновенный) обладают лучшим ростом и развитием, чем ΙΙ группа (амурский).

Изучаемые виды Berberisпредставляют большую научно-практическую ценность в качестве ассортимента пород многоцелевого назначения, которые перспективны для оптимизации насаждений Волгоградской области. Барбарис канадский и обыкновенный наиболее перспективны в качестве ценной плодовой культуры.

Барбарис канадский, монетовидный, цельнокрайний, разноножковый, обыкновенный рекомендуются для насаждений многоцелевого назначения во всех районах Волгоградской области. Барбарис амурский – для I-III районов Волгоградской области.

Все виды рода Berberis (amurensis Rupr., canadensis Mill., nummularia Bunge., vulgare L., heteropoda Schronk., integerrima Bunge.) пригодны для создания солитеров, групп и живых изгородей.

Список использованной литературы

Акимов, П. А. Декоративные деревья и кустарники. – М.: Сельхозиздат, 1963.-263 с.

Ареалы деревьев и кустарников СССР. Том 3 . Приложение: карты 1-92.- Л.: Наука, 1986.-181 с.

Атлас ареалов и ресурсов растений СССР. – 1980. – 245 с.

Гостев, В.Ф. Проектирование садов и парков / В.Ф. Гостев, Н.Н. Юскевич. – М.: Стройиздат, 1991. – 340с.

Гурский, А. В. Основные итоги интродукции древесных пород в СССР / А. В. Гурский. – М.-Л.: АН СССР, 1957. – С. 264-265.

Деревья и кустарники СССР 3т. / под ред. С.Я. Соколова. – Москва: Издательство академии наук СССР, 1954. – 872с.

Девятов, А.С. Обзор исследований по биологии и агротехнике древесных плодовых пород / А. С. Девятов // Научные труды Белорусского НИИ плодоводства. – 1995. – Т. 10. – С. 36-65.

Ерохина, В. И. Озеленение населенных мест: Справочник / В. И. Ерохина. – М.: Стройиздат, 1987. – 480 с.

Жданович, Л. И. 500 советов садоводам: (практическое садоводство) / Л. И. Жданович, Б. Д. Жданович, О. Б. Рыбалко. – Волжский: «Старая башня», 2006. – 361 с.

Косулина, Л. Г. Физиология устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды / Л. Г. Косулина, Э. К. Луценко, В. А. Аксенова. – Ростов-на-Дону: Ростовский университет, 1993.

Кощеев, А. К. Лесные ягоды: справочник / А. К. Кощеев, Ю. И. Смирняков. – М., 1992. – 178 с.

Мисник, Г. Е. Сроки и характер цветения деревьев и кустарников / Г. Е. Мисник. – Киев, 1976. – 389 с.

Меженский В. Н. Барбарис. Магония / В. Н. Меженский. - М.: АСТ, Донецк: Сталкер, 2005.-60 с.

Павильонов, А. А. Новые плодовые и ягодные культуры / А. А. Павильонов, М. И. Рожков. – М., 1986. – 88 с.

Рекомендации по обогащению агролесомелиоративных комплексов кустарниками многоцелевого назначения / Семенютина А.В. – М.: РАСХН, 1999. – 62 с.

Холявко В. С., Глоба-Михайленко Д. А. Дендрология и основы зеленого строительства. – М.: Высш. школа, 1980. – 65 с.