НАЧИНИ И МЕХАНИЗМИ НА АДАПТАЦИЯ НА ЛЕЧЕБНИТЕ РАСТЕНИЯ ОТ СЕМЕЙСТВО

Електронно научно списание
2016, №1. Том 2
«Парадигма»
www.paradigma.science
УДК 631.524:581.526
В.А. Семенютина, И.П. Свинцов
НАЧИНИ И МЕХАНИЗМИ НА АДАПТАЦИЯ НА
ЛЕЧЕБНИТЕ РАСТЕНИЯ ОТ СЕМЕЙСТВО
ЗЪРНИКОВИ (RHAMNACEAE) ВЪВ ВРЪЗКА С
ТЯХНОТО ВЪВЕЖДАНЕ И ПЕРСПЕКТИВИТЕ ЗА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Резюме: В статията очертава пътя и механизми на адаптация сортове Zizyphus
jujubа към сухи условия на Волгоградска област. Установено е, че адаптирането на
растенията към новите условия на местообитанията се случва на всички нива на
организация: клетъчно, организменном, популяционном. Разкрити перспективните
сортове за деградирали ландшафти.
Ключови думи: адаптация, сортове Zizyphus jujubа, Волгоградска об-ласть, сухи
условия, многофункционално приложение, деградированные пейзажи.
Сравнительная оценка адаптации малораспространенных древесных
растений унаби (Zizyphus jujubа) для последующего их многоцелевого
применения весьма актуальна. Начиная с конца ХХ века Zizyphus jujubа
приобретает все большую популярность на юге России. Как декоративное,
лекарственное и плодовое растение она успешно введена в культуру в
Краснодарском и Ставропольском крае. В ХХI веке наблюдается
тенденция продвижения этого растения в более северные районы [1,2].
Объектом исследований являлась коллекция сортов унаби (Zizyphus
jujubа Mill.) из семейства крушиновых (Rhamnaceae), произрастающая в
ФГУП «Волгоградское». Почвы коллекционного участка – светлокаштановые, среднемощные, среднесуглинистые, сформированные на
делювиальном наносе, состоящем из песков, залегающих однородной
массой с глубины одного метра, характеризуются небольшим количеством
гумуса (0,7-1,2 %). Данные анализа водной вытяжки свидетельствуют об
отсутствии засоления почвенно-грунтовой толщи (таблица 1).
Таблица 1 - Состав водно-растворимых солей (мг.- экв./%)
в светло-каштановой почве коллекционного участка
Горизонт, глубина, см HCO3–
0,63
Ап 0-10
0,038
0,65
А 11-25
0,039
0,81
ВI 26-50
0,500
ISSN 2367-8658
CI–
0,14
0,006
0,09
0,004
0,12
0,005
SO42–
0,62
0,031
0,20
0,009
0,23
0,010
Ca2+
0,49
0,009
0,42
0,010
0,49
0,011
Mg2+
0,65
0,007
0,31
0,003
0,39
0,006
Na+
0,19
0,003
0,21
0,006
0,24
0,005
K+
0,04
0,003
0,04
0,001
0,06
0,003
69
Електронно научно списание
2016, №1. Том 2
В2 51-80
0,71
0,044
«Парадигма»
www.paradigma.science
0,09
0,004
0,52
0,026
0,45
0,010
0,43
0,006
0,42
0,011
0,04
0,002
Экспериментальные исследования выполнялись как полевой опыт,
где главным действующим фактором являлись погодные условия, а также
биологический потенциал сортов Zizyphus jujubа. Для оценки эколого физиологического
состояния
применяли
лабораторные
методы
исследований, наблюдения за фенологией, ростом и развитием велись по
общепринятым методикам [1, 3].
Коллекция включает крупноплодные (Та-Ян-Цзао, Южанин),
среднеплодные
(Дружба,
Финик),
мелкоплодные
(Темрюкский,
Сочинский) сорта, посадочный материал которых получен из
Всероссийского НИИ цветоводства и субтропических культур.
Оценивая поведение сортов Zizyphus jujubа в засушливых условиях
можно констатировать, что адаптация растительных организмов к новым
условиям обитания происходит на всех уровнях организации: клеточном,
организменном, популяционном.
Под действием неблагоприятных факторов проницаемость клеточных
мембран изменяется. Поэтому одним из показателей способности
поддержания гомеостаза служит состояние коллоидно-осмотических
свойств протоплазмы [3,4].
В нашем эксперименте в условиях жесткой засухи, когда температура
окружающей среды повышалась до 40 оС, а относительная влажность
воздуха снижалась до 15%, недостаток влаги привёл к отбуханию
протоплазмы, что способствовало повреждению протоплазматических
структур. При одном и том же времени завядания листья сортов с высокой
водоудерживающей способностью увеличивают выход электролитов в
меньшей степени, чем листья сортов с более низкой водоудерживающей
способностью.
Результаты эксперимента позволили распределить сорта Zizyphus
jujubа по степени засухоустойчивости на три группы: с высокой (1,61,98); средней (3,1-3,6); низкой степенью (4,2-4,7) (рисунок 1).
В I группу объединены мелкоплодные сорта Zizyphus jujubа
(Сочинский, Темрюкский). Среднеплодные сорта (Дружба, Финик) вошли
во II группу. Крупноплодные сорта Та-Ян-Цзао и Южанин с
относительным выходом электролитов 4,2 – 4,7 отнесены к III группе. В
условиях Волгоградской области лучшим ростом и высокими
адаптационными свойствами характеризуются растения I группы
(мелкоплодные сорта). У средне- и крупноплодных сортов отмечен более
медленный рост. Данный метод приемлем для быстрого проведения
сравнительной оценки засухоустойчивости растений, и способствует
решению задач ресурсосбережения путем применения наиболее
70
ISSN 2367-8658
Електронно научно списание
2016, №1. Том 2
«Парадигма»
www.paradigma.science
адаптированных сортов, а также для управления режимом орошения в
экстремально засушливые периоды года.
Относительный выход
электролитов
5
4
3
2
1
0
Сочинский
Темрюкский
Дружба
Финик
Та-ян-цзао
Южанин
Рисунок 1 – Распределение Zizyphus jujubа по степени засухоустойчивости
Под действием значительной сухости воздуха и высокой температуры
повышается ксероморфность растений, как важный показатель их
адаптации к аридным условиям. С увеличением возраста уменьшается
показатель относительного выхода электролитов, возрастает структурная
устойчивость [5,6].
Экспериментальные исследования показали, что разнообразные
структурные приспособления защитного характера, направленные на
сокращение расходов воды у Zizyphus jujubа, в основном сводятся к
следующим: общее сокращение транспирирующей поверхности за счёт
уменьшения листовой поверхности и усиленное развитие механической
ткани.
Полученные данные подтверждаются многолетними наблюдениями
за ростом и развитием различных сортов Zizyphus jujubа в коллекции.
Ростовые процессы проходят при достаточном водоснабжении растений,
когда обеспечивается высокая степень насыщения протоплазмы водой.
Именно ростовые процессы признаны наиболее совершенной системой
саморегуляции.
Приспосабливаясь к засушливым условиям древесные виды изменяют
ритм своего роста и развития. Анализ типичных и отклоняющихся
фенологических дат в пределах вегетационного периода дает возможность
оценить адаптивное состояние исследуемых растений.
Мелкоплодные и среднеплодные сорта в условиях светлокаштановых почв заканчивают вегетацию на полмесяца раньше. Сроки
прохождения фенологических фаз всех сортов сближены, особенно в
начальный период вегетации, что связано с быстрым нарастанием
положительных температур весной и летом. Изучение динамики
фенологического развития дает представление о степени успешности
адаптации. Фенодинамические процессы изучались в течение десяти
ISSN 2367-8658
71
Електронно научно списание
2016, №1. Том 2
«Парадигма»
www.paradigma.science
вегетационных сезонов. Для прогнозирования типичных и отклоняющихся
сроков прохождения фенофаз вычислено распределение плотности
вероятностей (РПВ) фенодат. Оно проверено на достоверность на 95%ном уровне значимости с помощью статистических методов (таблица 2).
Таблица 2. Закономерности распределения фенодат Zizyphus jujubа
в зависимости от сортовой принадлежности
Сорта
Крупноплодные: Та-ян-цзао
Южанин
Среднеплодные: Дружба
Финик
Мелкоплодные: Сочинский
Темрюкский
Количество фенодат, %
РПВ 1-3 класса РПВ 4-6 класса РПВ 7-11 класса
53
39
8
51
38
11
66
31
3
65
31
4
74
24
2
73
25
2
Linkage Distance
Данные свидетельствуют о том, что для наиболее адаптированных к
воздействию низких температур, свойственно преобладание фенодат,
имеющих распределение плотности вероятностей 1-3 классов. С
увеличением возраста у изученных сортов происходит увеличение
количества фенодат, характеризующихся РПВ 1-3 классов размерности.
Ранжирование фенологических дат с различной степенью
размерности позволяет выявить среди видов (сортов) стенобионты
(маловыносливые) и эврибионты (более выносливые). Для каждого
организма и в целом для сорта и вида имеется свой оптимум условий и
степень выносливости. Чем шире диапазон колебания экологических
факторов, в пределах которых данный вид (сорт) может существовать, тем
больше его экологическая пластичность и выше степень адаптации [7]. С
возрастом происходит адаптация растений к экстремальным условиям
существования (рисунок 2).
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
Сочинский 10 лет
Та-ян-цзао 10 лет
Финик 3 года
Финик 10 лет
Сочинский 3 года
Та-ян-цзао 3 года
Рисунок 2 – Дендрограмма сходства сортов Zizyphus jujubа по уровню
адаптации к низким температурам на основе Евклидовых расстояний
72
ISSN 2367-8658
Електронно научно списание
2016, №1. Том 2
«Парадигма»
www.paradigma.science
Растения
в
десятилетнем
возрасте
по
рассматриваемым
фенологическим характеристикам являются более адаптированными, чем
трёхлетние образцы.
При подборе сортов следует уделять внимание возможному влиянию
всего комплекса неблагоприятных факторов. В условиях Кубанских и
Ставропольских предгорий установлена выносливость этой культуры к
морозу до – 30ºС. Имеются сведения о низкой зимостойкости в Нижнем
Поволжье однолетних сортообразцов унаби, которые подмерзли до уровня
снегового покрова в суровые зимы, а весной следующего года успешно
отрасли и нормально развивались [8].
У крупноплодных сортов (Та-ян-цзао) унаби есть опасность
повреждения осенними заморозками из-за более длительного периода
вегетации. В основе повреждений лежат градиентные нарушения
температуры и оводненности побегов, которые происходят вследствие
незавершения вегетационного процесса. У мелкоплодных сортов
(Сочинский, Темрюкский) раньше завершается рост и одревеснение
годичных побегов, короче продолжительность роста побегов и период
вегетации, поэтому растения этой группы имеют адаптивные
преимущества.
Заложение цветочных почек у Zizyphus jujubа в новых условиях
произрастания происходит в год цветения, в период роста годичных
побегов в длину, обычно в июне-июле. Цветение у Zizyphus jujubа
приурочено к периоду со среднесуточной температурой воздуха 22-24оС.
Опыление цветков проходило благополучно при относительной
влажности воздуха 35-45%.
У Zizyphus jujubа формируют урожай как на плодоносящих побегах,
размещенных на старой многолетней древесине, так и на приростах
текущего года. Основная часть урожая у всех сортов созревает на две-три
недели раньше, чем плоды поздно цветущего прироста. На высокие
адаптивные способности мелкоплодных форм указывает
наличие
самосева.
В результате исследований выявлено, что наиболее устойчивыми в
условиях светло-каштановых почв являются мелкоплодные (Сочинский,
Темрюкский) сорта, которые перспективны для многофункциональных
насаждений деградированных ландшафтов засушливого региона. На
основе изучения адаптационных возможностей предложены сорта для
широкого и ограниченного применения: крупноплодные – для частного
садоводства и фермерских хозяйств; среднеплодные – для озеленительных
целей; мелкоплодные для насаждений деградированных ландшафтов при
создании зеленых зон пригородных территорий. Рекомендуются для
покрытия сухих южных склонов, создания живых изгородей и групповых
посадок.
ISSN 2367-8658
73
Електронно научно списание
2016, №1. Том 2
«Парадигма»
www.paradigma.science
Библиографический список
1. Дендрофлора лесомелиоративных комплексов / А.В. Семенютина: монография
под ред. И.П. Свинцова. – Волгоград: ВНИАЛМИ, 2013. – 266 с.
2. Сурхаев Г.А. Интродукция и перспективы использования унаби, миндаля и хурмы
в западном Прикаспии: автореф. дис. канд. с.-х. наук: 06. 03.01. – Волгоград, 2006 – 22 с.
3. Семенютина А.В. Интродукция деревьев и кустарников для обогащения
лесомелиоративных комплексов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных
наук. 2008. № 3. с. 27-29.
4. Свинцов И.П., Семенютина В.А. Оценка биоэкологического потенциала //
Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее
профессиональное образование, №3(31), 2013. – С. 29-34.
5. Семенютина А.В., Подковыров И.Ю., Таран С.С. Эффективность использования
кластерного метода при анализе декоративных достоинств озеленительных насаждений. //
Глобальный научный потенциал. 2014. № 7 (40). с. 48-51.
6.
Научно-методические
указания
по
оптимизации
дендрофлоры
лесомелиоративных комплексов / А. В. Семенютина [и др.]. – Волгоград, 2012. – 40 с.
7. Квартовкина Л.К., Семенютина А.В. Проблема озеленения селитебных
территорий // Гигиена и санитария. 2007. № 6. с. 37-38.
8. Семенютина, А.В. Интродукция фундука и унаби в Нижнем Поволжье / А.В.
Семенютина // Интеграция науки и производства в развитии субтропического
растениеводства. – Сочи, 2003. – С. 82-85.
Abstract. Means and mechanisms of varieties Zizyphus jujuba adaptation to arid
conditions of the Lower Volga region are expounded. Established that the plant
have adapted to new environmental conditions at all levels of organization:
cellular, organismal, population.Were revealed promising varieties for degraded
landscapes.
Аннотация. В статье излагаются пути и механизмы адаптации сортов
Zizyphus jujubа к засушливым условиям Волгоградской области.
Установлено, что адаптация растений к новым условиям обитания
происходит на всех уровнях организации: клеточном, организменном,
популяционном. Выявлены перспективные сорта для деградированных
ландшафтов.
Keywords: adaptation, varieties of Zizyphus jujuba, Volgograd region, drought
conditions, multipurpose use, degraded landscapes.
Ключевые слова: адаптация, сорта Zizyphus jujubа, Волгоградская область,
засушливые условия, многоцелевое применение, деградированные
ландшафты.
74
ISSN 2367-8658