Н. Г. Чернышевского занятия по экологии на пришкольном участке: теория и практика учебно-методическое пособие



страница4/11
Дата02.05.2016
Размер2.06 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

2. Репродукция деревьев и кустарников


Важнейшим этапом для успешного проведения учебно-опытных работ на школьном участке является создание генофонда: организация заготовки семян и плодов, их хранение, подготовка семян к посеву, посев семян в репродукционном питомнике и выращивание необходимого посадочного материала для закладки и проведения опытов в соответствии с учебной программой. Преподаватель экологии должен использовать любую возможность для создания необходимого запаса посевного и посадочного материала. Семена являются основой для проведения опытов в области экологии растений (не заготовил семена в текущем году — опыты отодвигаются, как минимум, на один год). Многие вопросы по срокам сбора семян, методам хранения плодов и семян, определения их посевных качеств, способам подготовки к посеву — стратификации, скарификации, температурному воздействию — отражены в литературе по семеноведению [10—11].

Традиционно в засушливых регионах семена высевают в откосы поливных борозд, а выращенные сеянцы пересаживают в школьные отделения питомников с открытыми корневыми системами. При таком методе выращивания часто наблюдаются низкая грунтовая всхожесть семян и большой «отпад» растений. Кроме того, такая технология выращивания растений требует больших площадей питомников, значительных трудовых и материальных затрат. Сегодня существует целый ряд методов и технологий, разработанных учеными, для выращивания растений в условиях засухи, снимающих перечисленные проблемы. Эти методы эффективны при проведении учебно-опытных исследований на школьных участках и направлены на решение проблем рационального природопользования. Так, например, контейнерный метод по выращиванию посадочного материала, применение капельного орошения способствуют сокращению площадей питомников, расхода поливной воды, повышению выхода посадочного материала с единицы площади. Внедряя прогрессивные технологии, перед учащимися демонстрируются приемы, способствующие сохранению и улучшению окружающей Среды, сбережению природных ресурсов, повышению продуктивности рукотворных фитоценозов.

Интерес для организации учебно-опытных занятий представляет и способ выращивания растений в холодных парниках, позволяющий повысить грунтовую всхожесть семян, сохранность всходов, создать благоприятные условия для формирования корневых систем. Для посева семян, требующих избыточного постоянного увлажнения (тополя, ивы, гребенщики, спиреи, пузыреплодники, березы и др.), возможно применение специальных гидроизолированных чеков с постоянным подпитывающим через дренаж увлажнением. В таком чеке все растения находятся в идентичных условиях, что позволяет провести отбор особей с ценными признаками (по энергии роста, форме кроны, продолжительности вегетации, соле-, жаро-, засухоустойчивости и зимостойкости). Трудно переоценить воспитательное и познавательное значение организации на школьном участке контейнерного питомника, а также плантации по выращиванию новогодних елей с закрытыми корневыми системами. При таком способе выращивания площади питомника сокращаются в 5—7 раз, а следовательно, и трудоемкие работы по уходу за растениями, затраты поливной воды. Растения, выращенные в контейнерах, переносятся на постоянное место вместе с контейнером, т.е. без обычной выкопки посадочного материала, без повреждения корневых систем, что обеспечивает практически 100% их приживаемость. Выращенные в контейнерах новогодние ели после проведения праздника не выбрасываются, а переносятся вместе с контейнером в посадочные ямы, заготовленные с осени. Кроме того, круглогодичная транспортабельность растений позволяет провести опыты по определению ответных реакций организма на воздействие многих абиотических факторов среды (изменение температуры воздуха, освещенности, влажности, механического и химического состава почвосмеси и т.д.).

Не менее эффективно применение метода капельного орошения, направленного на сокращение расхода поливной воды и обеспечение оптимальных условий для роста и развития растений. Внедрение данного метода для организации и проведения учебно-опытных исследований само по себе несет определенное познавательное значение в решении вопросов сбережения природных ресурсов. Расход воды при капельном орошении сокращается в 3—4 раза, а продуктивность растений значительно повышается.

Таким образом, внедрение прогрессивных технологий в методику проведения учебно-опытных занятий на школьном участке будет способствовать углублению экологических знаний учащихся и иметь определенное воспитательное значение.

2.1. Исследования в области семеноводства


Успех проведения учебно-опытных занятий на школьном участке зависит от степени изученности вопросов, связанных с репродукцией растений и организацией семенного дела — семеноводства. В этом аспекте определенный интерес представляют исследования по изучению плодов и семян у ценных видов природной флоры, интродуцентов, а также редких и исчезающих растений, занесенных в «Красные книги». В процессе подготовки к практическим занятиям учащиеся должны быть ознакомлены с вопросами семеноводства, в задачу которого входит получение семян с ценными наследственными свойствами и высокими посевными качествами. Семеноводство включает комплекс мероприятий по созданию постоянной высокопродуктивной семенной базы на генетико-селекционной основе, по организации прогноза и учета урожайности видов растений, защите урожая семян от вредителей и болезней, сбору, обработке и хранению семян. Важно обратить внимание учащихся на вопросы районирования семян, что, в свою очередь, связано с адаптацией видов, ареалом и возможностями их интродукции в тот или иной регион. Семеноводство использует достижения генетики и селекции, семеноведения, физиологии растений и др. наук. Так, например, для разработки научных основ лесного семеноводства и организации работ по созданию лесосеменной базы на генетико-селекционной основе в России в XX веке были организованы и успешно функционировали Всесоюзные научно-производственные объединения «Союзлесселекция» и «Союзсортлессем». Развитие в России семеноводства тесно связано с работами по выделению и сохранению генетического фонда растений. Такая информация позволит привлечь внимание учащихся к важным проблемам сегодняшнего дня, заключающимся в необходимости создания и сохранения генных резерватов, генных заказников, клоновых архивов плюсовых деревьев и форм, коллекций редких и исчезающих видов растений [12].

Для многих важнейших видов природной флоры России разработаны ГОСТы, которыми следует руководствоваться при определении качества семян. Например, в течение десятилетий при определении степени повреждения семян вредителями руководствовались ГОСТ 13050. 9-68 «Семена деревьев и кустарников. Методы энтомологической экспертизы». Проверка посевных качеств семян успешно осуществлялась и осуществляется зональными лесосеменными станциями, в соответствии с ГОСТ 13056.2- 13056.4-67, 13056.5-76, 13056.6-75, 13056.7- 13056.11-68, 13204-67, 13853- 13858-68, 14161-69, МРТУ 56-2-69 и ОСТ 56-21-73,


56-27-77, 56-23-75. Соблюдение ГОСТов и других нормативных документов в значительной степени способствует повышению качества проводимых работ по созданию высокоэффективных насаждений [10; 11]. Учащиеся должны получить определенные знания по вопросам плодоношения деревьев и кустарников, методам прогноза и учета урожая семян, видам и категориям шишек, плодов и семян, методам определения массы плодов и семян, процента выхода семян из плодов, количества семян в плодах и другим вопросам. Полученные теоретические знания должны быть реализованы учащимися в процессе учебно-опытных исследований. Следует добавить, что качества семян многих интродуцированных в Россию видов деревьев и кустарников не изучены, ГОСТы для них не разработаны, что открывает большие перспективы для исследований в этом направлении, в том числе и учебно-опытных исследований на школьном участке. Результаты таких исследований и, в частности, по определению качества плодов и семян могут быть использованы в практике планового выращивания посадочного материала деревьев и кустарников, при оценке степени адаптации интродуцентов к новым условиям, при разработке агротехнических приемов их выращивания и содержания в культуре. В этом аспекте особый интерес представляет определение массы плодов, семян, количества семян в плодах, размеры плодов и семян и процента выхода семян из плодов.

Для организации исследований этого направления необходима теоретическая подготовка школьников в области органографии и, особенно, по вопросам репродуктивных органов (цветок, семя, плод), генеративного и вегетативного размножения. Важно приобретение знаний и навыков по классификации плодов и семян, проведению фенологических наблюдений, прогнозу и учету урожая семян, сбору, хранению, предпосевной обработке, определению их жизнеспособности, срокам и способам посева.


2.1.1. Виды плодов и семян


В. В. Огиевским предлагается для изучения следующая классификация шишек, плодов и семян. Шишки подразделяются на собственно шишки семейства сосновых и шишки семейства кипарисовых, а плоды на настоящие, ложные и соплодия.

По морфологическим признакам различают следующие настоящие плоды:

1) семянка (крылатый орешек), в наших насаждениях это — береза, ольха, ильмовые, ясени;

2) орех (орешек) — лещина, липа;

3) желудь (орех) — дуб, каштан;

4) двусемянка (двукрылатка) — клены;

5) боб — представители семейства бобовых;

6) коробочка — тополя, ивы, бересклеты;

7) костянка (косточковые плодовые) — вишня, слива, черешня, скумпия;

8) ягода — бирючина, бархат;

К ложным плодам, в образовании которых принимает участие цветоложе или чашечка, относятся:

1) плоды семечковых плодовых (подсемейство яблоневых) — яблоня, груша, айва, рябина;

2) ягодниковые (ложные ягоды) — жимолость, бузина, смородина, крыжовник, ирга, боярышник (плод — яблочко);

3) костянковидные плоды деревьев и кустарников семейства ореховых, лоховых, кизиловых, а также калины и гордовины.

К соплодиям (в образовании плода участвовало соцветие) относятся плоды шелковицы [11].

2.1.2. Фенологические наблюдения


Фенология (от греч. фено — являюсь, логос — наука) — система знаний о сезонном развитии органической природы, обусловленным сменой времени года. Термин «фенология» был предложен в 1840 г. бельгийским ботаником Ш. Морраном. Под фенологическим развитием растений понимают закономерное чередование и ежегодное повторение одних и тех же фенологических циклов (вегетации и покоя, роста побегов и его прекращения, цветения, созревания плодов и семян, листопада), а в пределах этих циклов — последовательный ход наступления и прохождения фенологических фаз роста и развития. Фенологическая фаза (фенофаза) — это такой этап в годичном цикле развития растения в целом или его отдельных органов, который характеризуется четко выраженными внешними морфологическими изменениями (появлением всходов, распусканием семядолей, набуханием и распусканием почек, развертыванием листьев, началом и окончанием роста побегов, цветением и созреванием плодов, расцвечиванием и опадением листьев). Календарное время наступления той или иной фенофазы называют фенодатой, а временной интервал между определенными фенодатами составляет межфазный период или фенологический цикл. В основе фенологического развития растения лежит наследственно закрепленная ритмичность и периодичность физиологических процессов, получившая название биологических или физиологических часов. Однако динамика наступления фенофаз (сроки начала, окончания и продолжительность фенологических циклов у растений) находится под постоянным и мощным воздействием сезонных изменений географической среды, сезонности климатических условий (закономерного чередования на Земле сезонов с различной продолжительностью дня и ночи, чередования теплых и холодных, дождливых и сухих сезонов), адаптируясь к которым растения существенно изменяют ритмику роста и развития. Поэтому фенологическое развитие растений понимают как их сезонное развитие.

Наука, синтезирующая в себе всю систему знаний о сезонном развитии природы, получила название фенология. Раздел, изучающий сезонное развитие растений и образуемых ими сообществ, определяют как фитофенологию. Раздел о сезонном развитии древесных растений и их сообществ — как дендрофенологию.

Результаты по фенологическим исследованиям используются экологией, биогеографией, метеорологией, климатологией, гидрологией, сельскохозяйственной и лесоводческой наукой и практикой, а также медициной и декоративным садоводством.

Особый вклад в развитие фенологии внесен ботаническими учреждениями России [13—14].

Для того чтобы наблюдения за развитием растений имели научную ценность, необходимо вести их по определенной методике. Приведем методику фенонаблюдений, разработанную отделом дендрологии ГБС АН России. При этом важны следующие моменты:

1) выбор места и объектов наблюдения; 2) правильное определение фаз развития растений; 3) частота осмотра наблюдаемых объектов.

Для фенологических наблюдений выбирается 5—10 взрослых неповрежденных экземпляров одного вида, которые обычно отмечают номерами и их положение отмечается на плане дендрария, парка, сквера.

Обязательным является регистрация вида с указанием места, откуда получен вид, указывается способ привлечения вида — семенами или вегетативным материалом, год привлечения, количество особей в коллекции, экспозиции, средняя высота и диаметр у корневой шейки.

В журнале наблюдений дается описание растений: 1) название вида, рода, семейства; 2) жизненная форма (дерево, кустарник); 3) характер корневой системы (глубина залегания); 4) наличие ствола, высота, диаметр; 5) особенности кроны; 6) размер годичных приростов за последние годы и текущий прирост; 7) расположение листьев, форма листовой пластинки (длина, ширина, край, верхушка, основание, черешок);
8) почки (боковые, верхушечные, цветочные, смешанные, листовые — вегетативные), количество почечных чешуй и их характер (форма листовых рубцов); 9) тип соцветия, формула цветка, способ опыления, время цветения, 10) тип плодов и семян, их распространение (способ и сроки), 11) наличие проростков, всходов, подроста; 12) распространение вида (ареал); 13) хозяйственная ценность вида.

Наблюдения проводят по следующим фазам сезонного развития растений:



1. Сокодвижение наблюдается весной по выделению первых капель сока из отверстий, сделанных шилом в стволе дерева с южной стороны.

2. Набухание листовых почек выражается в раздвижении наружных чешуй почки, из-под которых становятся видны более светлые чешуйки или молодые листочки. У некоторых видов почечных чешуек нет (крушина, гордовина). В таком случае началом набухания почек считается день, когда почки становятся более рыхлыми.

3. Распускание листовых почек происходит в тот день, когда из почек становятся видны зеленые кончики молодых листочков.

4. Разверзание первых листьев (зеленение) отмечается тогда, когда листовые почки уже раскрылись, но листовые пластинки еще не разгладились. У хвойных растений молодые хвоинки начинают отделяться друг от друга верхними кончиками.

5. Начало цветения (зацветание) появление на двух-трех особях наблюдаемого вида (сорта) нескольких первых цветков с вполне раскрывшимися венчиками, а у ветроопыляемых растений — начало высыпания пыльцы из лопнувших пыльников.

6. Массовое цветение отмечается, когда не менее половины наблюдаемых растений зацвело.

7. Конец цветения — на наблюдаемых растениях почти не осталось раскрытых свежих цветков.

8. Появление первых спелых плодов и семян — окрашивание плода в характерный для него цвет.

9. Рассеивание семян отмечается в сроки по фактически наблюдаемому явлению.

10. Начало осенней раскраски листьев — появление первых изменений в окраске листьев.

11. Полная осенняя раскраска листьев — отмечается тем числом, когда больше половины экземпляров наблюдаемых растений будут иметь вполне измененную окраску листьев.

12. Начало листопада — при легком встряхивании веток листья начинают опадать.

13. Массовый листопад — листья в массе опадают у большинства особей наблюдаемого вида.

14. Конец листопада — почти все листья на большинстве особях опали.

Фенологические наблюдения проводятся учащимися ежегодно, что дает возможность накопить фенодаты фаз развития за ряд лет и обработать их методом математической статистики. Такие исследования позволяют реализовать межпредметные связи и, в частности, с математикой. Определенный научный и практический интерес представляет сравнение и анализ средних фенодат, полученных в разных географических пунктах и климатических условиях. С этой целью предлагается определенная методика сбора информации по фенологии древесных растений. Условные обозначения фенофаз приведены в табл. 7.


Таблица 7

Средние фенодаты фаз развития деревьев и кустарников за период…

Пб2

Ос1

Ол1

Цв2

Цв5

Пл3

Ол1- Пб2

Цв5- Цв2

Ф

1

2

3

4

5

6

7

8

9

(название вида)

фенодаты



























(Пб2) — появления зеленого конуса листьев или начало распускания листьев;

(Ос1) — начало появления осенней раскраски у листьев;

(Ол1) — начало осеннего листопада;

(Цв2) — появление первых раскрывшихся цветков или соцветий;

(Цв5) — растение отцвело;

(Пл3) — наличие одних зрелых плодов;

(Ол1-Пб2) — период вегетации в днях;

(Цв5-Цв2) — период цветения в днях;

(Ф) — показатель атипичности (норма от –1 до +1).



,

где Ф — показатель атипичности с учетом знаков отклонений; а —отдельные значения признаков — фенодаты видов; М и σ — медии и средние квадратические отклонения (сигмы) по совокупности вариант признака, например, массива видов по какой-либо фенофазе; i порядковый номер признака, фенофазы; n число медий, или соответственно признаков, фенофаз.

Показатель Ф отражает степень отклонения от некоторой нормы (ее границы от –1 до +1 или от – σ до + σ), его абсолютная величина возрастает по мере увеличения степени отклонения. Порядок вычисления показателя атипичности следующий.

По многолетним данным вычисляется для каждого вида средние фенодаты (а — в формуле) по всему намеченному для анализа комплексу основных фенодат (например, приведенных в табл. 7).



Вычисляют средние арифметические и сигмы (М, σ — в формуле) по всему массиву фенодат видов по отдельным фенофазам. И проводится вычисление Ф по каждому виду по приведенной формуле. Для вычислений необходимо использовать таблицу перевода календарных дат в непрерывный ряд и осуществляется с 1 марта (Зайцев, 1984). Первое марта — 1, 1 апреля — 32, первое мая — 62 и т.д. Показатель атипичности позволяет определить степень адаптации вида (интродуцента) к условиям среды. Приведем шкалу оценок несоответствия фенологии интродуцентов климату вторичного ареала, т.е. тем условиям, где проводятся фенологические наблюдения (табл. 8).

Таблица 8
Шкала оценок несоответствия фенологии интродуцентов
климату вторичного ареала (по Зайцеву, 1981)


Величина
показателя
фенологической атипичности Ф

Балл

Интродукционная
характеристика растений

Меньше –3

1

Вегетационный период занят не полностью: может произрастать в более суровых условиях

–2 до –3

2

Вегетационный период занят не полностью: может произрастать в более суровых условиях

Продолжение таблицы 8

–1 до –2

3

Укладывается в данный вегетационный период с некоторым излишком, может расти в несколько более холодном климате

0 до –1

4

Находится в верхней половине области нормы (супернорма) или оптимуме для реализации своих фенофаз; цикл развития соответствует вегетационному периоду места интродукции

+1 до 0

5

То же в нижней половине области нормы (субнорма)

+2 до +1

6

Не совсем укладывается по фенологии в данный вегетационный период, в суровые зимы вымерзает

+3 до +2

7

Продолжительность вегетационного периода, экологические условия среды места произрастания вида качественно или количественно недостаточны для нормального цикла развития интродуцента. Растение обычно вымерзает на 1-й или
2-й год после посадки

Больше +3

8

Условия среды не соответствуют ритму жизнедеятельности интродуцента, который обычно вымерзает в первый же год после посадки

Определение показателя атипичности вида возможно только при наличии фенонаблюдений за ряд лет. Такие исследования позволяют заинтересовать учащихся, так как они могут быть использованы не только для составления фенологических календарей, определения сроков сбора семян и плодов, но и для оценки декоративного эффекта, организации биогрупп непрерывного цветения, а также для анализа результатов интродукции растений.


2.1.3. Прогноз и учет урожая семян


При заготовке семян определяющим является достижение семенами зрелости (спелости). При этом следует учитывать два последовательных этапа вызревания семян. На первом этапе семена еще получают питание за счет материнского организма, продолжают свое развитие и рост, но при посеве они уже способны прорастать и дают всходы — семена достигли физиологической зрелости. На втором этапе питание семян за счет материнского организма прекращается, семена вступают в состояние покоя и достигли урожайной зрелости (или спелости). Для некоторых видов древесных растений (например, тополя) сбор семян в фазе физиологической зрелости позволяет провести посев в более ранние сроки и тем самым увеличить продолжительность вегетации проростков.

Прогноз и учет урожая плодов и семян имеет определенное практическое значение и позволяет выявить возможности удовлетворения собственных потребностей и выполнения плана заготовки для реализации и создания запаса на последующие годы. Наиболее точен краткосрочный прогноз, охватывающий период от завязывания цветочных почек до достижения семенами физиологической зрелости. В этот период возможен учет обилия цветочных почек, характера цветения, завязавшихся плодов и шишек. Фенонаблюдения проводятся во всех хозяйствах, занимающихся заготовкой плодов и семян. Цветение, образование завязей и виды на урожай оценивают по шкале В. Г. Каппера — способ глазомерной оценки урожая. Наблюдения проводятся по трем фазам — цветению, образованию плодов или шишек и ожидаемому урожаю.


В третьей фазе наблюдения проводятся за 1—2 месяца до начала массового сбора семян, плодов и шишек. Степень цветения и плодоношения растений оценивают по шестибалльной (для деревьев) и трехбалльной (для кустарников) шкале (табл. 9).

Таблица 9
Цветение, образование завязей и виды на урожай

(шестибалльная шкала В. Г. Каппера)

Балл

Прогноз

Для деревьев

0

Цветения и урожая нет

1

Очень слабое цветение и очень плохой урожай — цветки, шишки или плоды имеются в небольшом количестве на деревьях, растущих по опушкам, на единично стоящих деревьях и в ничтожных количествах в насаждениях

2

Слабое цветение или слабый урожай — удовлетворительное и равномерное цветение или плодоношение на свободностоящих деревьях и на деревьях, растущих по опушкам, и слабое в насаждениях;

3

Среднее цветение или средний урожай — значительное цветение или плодоношение на деревьях, растущих на опушках и свободностоящих, и удовлетворительное в средневозрастных и спелых насаждениях

4

Хорошее цветение или хороший урожай — обильное цветение или плодоношение на деревьях, растущих по опушкам, и свободностоящих, и хорошее в средневозрастных и спелых насаждениях

5

Очень хорошее цветение или очень хороший урожай — обильное цветение или плодоношение на деревьях всех категорий

Продолжение таблицы 9

Для кустарников

1

Плохое цветение или плодоношение — цветы или плоды встречаются единично или их совсем нет

2

Среднее цветение или плодоношение — цветы или плоды имеются в достаточном количестве примерно у половины экземпляров

3

Хорошее цветение или плодоношение — почти все кусты или значительное большинство их обильно цветут и плодоносят

Заслуживают внимания и расчетно-статистические методы количественного учета, оценки урожая и его прогнозирования, разработанные в 1955 г. Т. П. Некрасовой, в 1962 г. — Е. П. Проказиным и в 1967 г. —


А. А. Молчановым. В табл.10 приведем шкалу для определения урожайности в сосновых насаждениях по Т. П. Некрасовой [11].
Таблица 10
Шкала для определения урожайности в сосновых насаждениях
III—V классах возраста (по Т. П. Некрасовой, 1955)



Балл

Характеристика баллов

Число шишек на дереве, шт.,
с кроной развитой







плохо

средне

хорошо

0

Шишек нет

0

0

0

1

Урожай плохой. Видны единичные шишки на вершинах

20

150

300

2

Слабый урожай. Шишки в небольшом количестве на вершине

300

500

700

3

Урожай средний. Шишек много на вершине, но очень мало в средней части кроны

700

1000

1300

4

Урожай хороший. Шишек много на вершине и в средней части кроны

1300

2000

2000

5

Урожай обильный. Шишек много по всей кроне

3000

5000

10000

Учитывая, что основной лесообразующей породой пойменных лесов Прихоперья является дуб черешчатый (Quercus robur L.), приведем в табл. 11 шкалу для оценки цветения и плодоношения этого вида, разработанную в 1962 г. Е. П. Проказиным и широко внедренную в практику.



Таблица 11

Шкала для оценки цветения и плодоношения Quercus robur L.

(по Е. П. Проказину, 1962)

Балл

Характеристика баллов

0

Плодоношение отсутствует — желудей в кроне нет или их обнаружено очень мало

1

Плохое плодоношение — в верхней части кроны деревьев старших возрастов и в глубине средней части кроны молодых деревьев некоторые побеги имеют желуди

2

Слабое плодоношение — единичные желуди есть на некоторых ветвях в верхней и средней части кроны. У деревьев старших возрастов они чаще находятся на концах ветвей, у молодых — на побегах, расположенных в глубине кроны

3

Удовлетворительное плодоношение — единичные желуди есть на многих ветвях нижней части кроны. Основная масса урожая находится на хорошо освещенных побегах наружных частей кроны

4

Хорошее плодоношение — желуди есть почти на всех ветвях верхней и средней части кроны. На одном побеге располагаются по несколько плодоножек. Глубинные части кроны плодоносят слабее наружных

5

Обильное плодоношение — желуди густо усеивают все ветви кроны, в том числе и сильные ростовые побеги молодых деревьев, и большинство побегов, расположенных в глубине кроны более старых деревьев. Плодоножки удлинены и несут по несколько желудей

При выполнении учебно-полевых практик следует познакомиться и с методом учета урожая способом пробных ветвей. С 10—20 хорошо развитых деревьев в разных частях кроны срезают по несколько ветвей и подсчитывают на них количество плодов или шишек. Показателем обилия цветения или урожайности является количество цветков, шишек или плодов, приходящихся на 1 пог./м ветвей или на молодой побег. Приведем в табл. 12 шкалу урожайности некоторых покрытосеменных видов, рекомендованную в работе В. В. Огиевского [11].



Таблица 12

Шкала урожайности некоторых лиственных пород

Вид

Шт. на

Шкала показателей урожая




1 пог. м

1

2

3

4





Дуб черешчатый

Желудь

до 1

2-4

5-12

13-25

26-35

36 и более

Клен полевой

Кисть крылаток

до 3

4-8

9-25

26-50

51-75

76 и более

Береза бородавчатая

Сережка

до 1

1-2

3-7

8-15

16-25

26 и более

Лещина обыкновенная

Орех

до 1

1-2

3-5

6-10

11-15

16 и более

Условные обозначения: 1 — очень плохой урожай, 2 — плохой, 3 — средний, 4 — хороший, 5а и 5б — очень хороший. Способ пробных ветвей может быть применен в практике проведения занятий только с разрешения и в присутствии лесной охраны, с соблюдением правил техники безопасности. Целесообразно теоретическое изучение способа пробных ветвей и способа модельных деревьев.

Вполне приемлем для организации учебно-опытных занятий метод учета урожая по опавшим плодам или семенам после наступления их зрелости. Семеномеры, рекомендованные в 1966 г. В. В. Огиевским, с улавливающей поверхностью 0,25 м2 устанавливают равномерно по всей площади до начала опадания семян. Опавшие семена учитывают через 3—5 дней. Для получения достаточно точных результатов на пробной площади 0,25 га устанавливается не менее 50 семеномеров. Для деревьев с крупными семенами (дуб, орех, каштан) вместо семеномеров на пробной площади устраивают учетные площадки размером
25 м2 каждая. Полученные результаты учета семян переводят на общую площадь насаждения.

2.1.4. Определение качества семян


Плоды для исследований заготавливаются с растений в экспозициях дендрария, парках, скверах и других насаждениях городов и сел, у представителей местной флоры — в природных фитоценозах. Определение качества семян проводится по методике, разработанной Комиссией при Совете ботанических садов СССР, с учетом ГОСТов. Полученный в ходе исследований материал обрабатывается методом вариационной статистики, приведенным в пособии. В процессе исследований плоды и семена должны храниться и обрабатываться в сухом проветриваемом помещении при комнатной температуре. Плоды взвешиваются, затем из них извлекаются семена. Необходима регистрация количества семян в плодах. Хранение семян продолжается до установления постоянной их массы. Затем образцы семян взвешиваются с целью определения массы и процента выхода семян из плодов. По результатам исследований заполняется таблица 13, включающая статистические параметры.

Качество семян определяется их всхожестью, энергией прорастания, жизнеспособностью, доброкачественностью, чистотой, хозяйственной годностью и массой семян. При необходимости определяется также влажность семян и зараженность их энтомо- и фитовредителями.



Всхожесть семян — их способность прорастать и давать нормально развитые проростки. Всхожесть семян является основным показателем их качества. Этот показатель определяют проращиванием семян в лаборатории при определенных условиях в течение установленного для каждого вида срока (например, для сосны — 15 дней). По окончании срока проращивания определяют техническую и абсолютную всхожесть. Техническая всхожесть Т — это отношение числа проросших семян n к общему числу семян, взятых для проращивания — N, выраженное в процентах:

Таблица 13

Некоторые показатели плодов и семян

Показатели

M±m

σ

Cυ

P

t

1

2

3

4

5

6

(название вида)

Масса 1000 плодов (г)
















Масса 1000 семян (г)
















Кол-во семян в 1000 плодов (шт.)
















Длина семян (мм)
















Ширина семян (мм)
















Длина плодов (см)
















Ширина плодов (см)
















Процент выхода семян из плодов















Абсолютная всхожесть А — это отношение числа проросших семян n к числу полнозернистых семян, взятых для проращивания, выраженное в процентах. Количество полнозернистых семян определяется разностью между количеством семян, взятых для проращивания, N и количеством пустых семян, а последние определяют после проращивания:





Энергия прорастания. Это способность семян давать нормальные проростки за установленный более короткий, чем для определения всхожести, срок. Этот показатель определяется параллельно со всхожестью. Он характеризует дружность прорастания семян. Между энергией прорастания, с одной стороны, лабораторной и грунтовой всхожестью, с другой — существует тесная взаимосвязь. Чем выше энергия прорастания, тем выше лабораторная и грунтовая всхожесть. Более высокая энергия прорастания свойственна свежесобранным семенам.

Чаще всего семена проращивают в специальных аппаратах с электрическим подогревом, представляющих собой металлическую ванну, установленную в ящике. На дне ящика имеется электронагреватель для подогрева воды в ванне, над которой устанавливаются металлические подносы с отверстиями. Для проращивания семян в аппаратах используют круглые подкладки из фланели с прикрепленным к ним снизу фитилем, опускающимся в воду через отверстие в подносе. На подкладки укладывается фильтровальная бумага (2—3 слоя) и на ней раскладываются семена для проращивания, которые покрывают стеклянным колпачком с вентиляционным отверстием в верхней части. Как правило, семена проращивают в четырех повторностях, по 100 шт. в каждой (для получения более достоверных результатов возможно увеличение числа повторностей до 8—10). Перед раскладкой в аппараты семена древесных и кустарниковых видов растений намачивают в воде в течение суток (при температуре воды 18—200С). Семена ив, тополей, березы проращиваются без предварительного намачивания в воде. Трудно набухающие семена скарифицируют со стороны, противоположной корешку зародыша, и затем замачивают в течение 24 часов. Проращивание ведется на свету при переменной температуре. Ежедневно воду в аппаратах постепенно подогревают с +24 до +360С. При этом температура ложа семян должна составлять от +20 до +300С. Затем температура воды постепенно снижается до +240С и поддерживается на этом уровне. Уровень воды в аппаратах должен быть на 2—3 см ниже ложа семян. Проросшие семена учитывают и удаляют в соответствии с ГОСТ 13056.6-68. Проросшими считаются семена, если у них образовались здоровые корешки длиной не менее размера семени, у крупных семян — не менее половины длины семени. В день окончательного учета всхожести оставшиеся семена взрезывают и определяют число здоровых, загнивших, пустых, нежизнеспособных семян.



Наиболее доступен в условиях школьного экологического центра — способ проращивания в чашках Петри. При проращивании семян в чашках Петри также используются подкладки из фланели, на которые кладут два-три слоя фильтровальной бумаги. Чашки помещают в термостаты, представляющие собой шкафы, имеющие теплоизоляцию и регулируемый электронагрев. Семена проращивают при температуре от +35 до 400С. Для проращивания желудей, орехов используются деревянные ящики, заполненные песком, опилками или торфяной крошкой. Перед раскладкой семян субстрат увлажняют до 60% от полной влагоемкости, обдавая кипятком. Здесь необходимо отметить, что методы проращивания семян постоянно совершенствуются (ведутся исследования по определению оптимального режима увлажнения, освещения, температуры и т.д.).

Жизнеспособность семян. В случаях необходимости быстрого определения качества семян определяют их жизнеспособность. Жизнеспособность семян определяется и тогда, когда возникают трудности при проращивании семян в силу специфических биологических особенностей вида (крупные семена, длительные сроки проращивания и т.д.).
В этих случаях определяют процент семян, способных прорасти (жизнеспособность). Такой процент устанавливается окрашиванием мертвых или живых тканей зародыша семени растворами веществ в соответствии с техническими условиями ГОСТ 13056.7-68. Например, жизнеспособность семян определяется методом окрашивания зародыша индигокармином, тетразолом, иодистым раствором. Семена предварительно намачиваются до полного набухания при комнатной температуре. Для некоторых пород перед опытом применяется скарификация, освобождение от кожуры, косточки, крылатки и т.п. После намачивания из семян извлекаются зародыши и заливаются раствором красителя установленной концентрации. Жизнеспособность семян вычисляется как среднее арифметическое результатов окрашивания нескольких проб и выражают в процентах.

Доброкачественность семян. Для семян, имеющих большие размеры, доброкачественность определяется путем взрезывания 400 шт. Разрез должен проходить вдоль зародыша и обнажать зародышевый корешок и почку. Перед взрезыванием семена намачивают в воде при комнатной температуре. К доброкачественным относятся полнозернистые семена, имеющие по внешнему виду здоровые и нормально развитые зародыши. Недоброкачественные семена подразделяются на пустые и беззародышевые, поврежденные вредителями и загнившие.

Люминесцентный метод определения жизнеспособности семян, получивший развитие в последние десятилетия, основан на свечении срезов семени (зародыша) под воздействием ультрафиолетовых лучей. Свечение живых и мертвых тканей различно. Для усиления контрастности применяется предварительное прокрашивание срезов флуоресцирующими красителями (флуорохромами).

Метод рентгенографии. В практике, при определении качества семян, физиологические, химические, физические и биологические методы отличаются трудоемкостью и требуют много времени. Кроме того, эти методы сопровождаются механическими повреждениями изучаемых семян, что не желательно при исследовании малых количеств семян. Данные методы предусматривают лишь определение числа семян, способных прорасти и в то же время ими не предоставляется возможность определения количества всходов, их выживаемость и качество выросших из них растений. Эти задачи можно решить быстро и с высокой достоверностью методом рентгенографии с сохранением исследуемых семян для посева и дальнейшего изучения выращенных из них растений. Для проведения таких исследований перспективен рентгеновский излучатель РЕИС-И, дающий возможность получить рентгеноснимки семян, как в натуральную величину, так и с увеличенным изображением. Метод позволяет детально изучить внутреннюю структуру как крупных, так и мелких семян. Для ведения практических работ по определению качества семян различных групп растений М. Р. Курбановым была разработана единая интегральная классификация, позволяющая дешифрировать рентгенограммы семян голосеменных и покрытосеменных растений [15]. Согласно предложенной классификации, семена разделяют на пять основных и один дополнительный классы развития:

I класс — полость семени пустая, семена без эндосперма и зародыша;

Iа класс — семена с развитым эндоспермом, но без зародыша;

II класс — эндосперм и зародыш занимают до ¼ части полости семени;

III класс — эндосперм или зародыш занимают от ¼ до ½ части полости семени;

IV класс — эндосперм или зародыш занимают от ½ до ¾ части полости семени;

V класс — эндосперм или зародыш занимают более ¾ части полости семени.

Процент жизнеспособности семян (L) каждого образца вычисляется по формуле:

где N — число семян в образце, N3, N4, N5 — число семян III, IV и V классов развития. Семена I, Iд классов развития в расчет не принимаются, они, как правило, жизнеспособных всходов не дают. Для каждого образца также вычисляется средний класс развития (Кср) семян по формуле: где n1n5 — число семян соответствующего класса развития в процентах от общего числа в образце, N — общее число семян в образце.

Семена дополнительного класса (1Д) приравниваются к семенам 1-го класса, так как в них отсутствует зародыш. При дешифрировании рентгенограмм семян с хорошо развитым эндоспермом и зародышем учитывается часть полости эндосперма, занимаемая зародышем (голосеменные и некоторые из покрытосеменных — Fraxinus, Ligustrum и др.), в остальных случаях — полость семени, занимаемая эндоспермом или зародышем (Acer, Malus и др.). Иногда при вычислении L и Кср. у близких видов, сортов и образцов наблюдаются весьма сходные, а порой и одинаковые показатели, что затрудняет их сравнение между собой.

Для преодоления этого затруднения, как рекомендует автор данного метода М. Р. Курбанов, необходимо ввести другой важный и результативный показатель качества семян — коэффициент выполненности семян, который вычисляется по формуле: где LS — длина и 1S — ширина рентгеноизображения семени, N — число семян, Р — масса семян, Le — ширина изображения зародыша (или эндосперма); или же по формуле: где Ss — площадь рентгеноизображения семени, а Se — зародыша или эндосперма (для семян, у которых разделение на классы проводится по состоянию эндосперма).

Испытание этого метода показали, что результаты определения качества семян близки к результатам, полученным методами проращивания семян, окрашиванием тетразолом и индигокармином, а также их взрезыванием по существующим ГОСТам.


1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница