Толерантность растений к гидротермическому режиму и его значение для оптимизации условий их культивирования

Актуальность темы

Экологические проблемы особенно остро стоят в засушливых регионах страны, наиболее подверженных эрозионным процессамспособствующим развитию опустынивания^ и экологического кризиса. Чаще других регионов, засушливые регионы подвержены действию пыльных бурь, атмосферной и почвенной засухи, приводящих к потере урожая сельскохозяйственных, овощных и. плодово-ягодных культур: Почвенная ш атмосферная: засухивысокие температуры, напряженный ветровой? режим негативно сказываются насостояние рекреационных' и защитных" насажденийа также насажденийсоставляющих озеленение городов и населенных пунктов: В значительной степени такие насаждения теряют способность к оздоровлению окружающей среды, что в конечном итоге отрицательно сказывается и. на здоровье человека. Исключительно большое значение для решения целого ряда, экологических проблем, особенно в аридных регионах, в том числе и для оздоровления окружающей среды, является интенсификация лесокультурного производства, в том числе создание насаждений рекреационного назначения, развитие и совершенствование сельского хозяйства, плодоводства, овощеводстваБольшое значение для оздоровления окружающей человека среды, создания благоприятных условий для его жизнедеятельности и отдыха является озеленение городов, сел, рабочих, поселков, промышленных и сельскохозяйственных объектовсоздание садов и парков, рекреационных зон. Бедность флоры в засушливых районах, в том числе и в районе исследований (Саратовская область) высокоствольными, высокопродуктивными, декоративными видами древесных растений, красивоцветущими кустарниками, а также и травянистыми растениями определяет актуальность ее обогащения за счет введения в культуру новых видов, форм и сортов (из числа покрытосеменных и голосеменных растений), обладающих хозяйственно-ценными свойствами для озеленения городов и сел, создания лесных культур и защитного лесоразведения. А также повышения продуктивности сельскохозяйственных, плодово-ягодных и технических культур. Реализация этой проблемы во многом зависит от эффективности исследований в области интродукции растений. Комплекс исследований включает не только теоретическое обоснование при подборе новых, перспективных для интродукции видов, гибридов, форм и сортов, но •и разработку агротехнических приемов размножения, выращивания, их содержания в культуре. Разработку методов, направленных на повышение продуктивности и реализацию биологического потенциала интродуцента или хозяйственно ценного представителя природной флоры. При этом особое значение имеет определение толерантности вида к абиотическим факторам, сила которых в районе исследований выходит за пределы экологической валентности интродуцента. Необходима разработка приемов, позволяющих нейтрализовать отрицательное действие этих факторов и моделировать оптимальный режим для роста и развития растений. Решению этих актуальных вопросов посвящена тема диссертационной работы: «Толерантность растений к гидротермическому режиму и его значение для оптимизации условий их культивирования».

Объект исследования — древесные и травянистые растения. Исследовалась их толерантность к высоким, низким температурам и дефициту влаги.

Цель исследования — определение толерантности растений, относящихся к разным жизненным формам (деревья, кустарники, травянистые растения) и возрастным группам к основным лимитирующим интродукцию абиотическим факторам и, прежде всего, к высоким летним и низким зимним температурам и дефициту влагина основе анализа, полученных результатов исследований, разработка теоретически обоснованных и экспериментально проверенных рекомендаций, направленных на оптимизацию условий для размножения, выращивания и содержания в культуре растений, с использованием прогрессивных и апробированных технологий, позволяющих моделирование оптимальных условий для реализации ими биологического потенциала.

Задачи исследования:

1- уточнить видовой состав природных и антропогенных экосистем Балашовского и Аркадакского районов Саратовской области;

2- определить" толерантность растений к высоким и низким температурам атмосферного воздуха;

3- изучить толерантность растений к дефициту влаги в почве;

4- определить целесообразность применения гидротермического режима, как основы для разработки агротехники размножения и содержания растений;

5- разработать научно-обоснованные рекомендации', направленные на оптимизацию процессов размножения, выращивания и содержания-растений, с использованием прогрессивных технологий.

Исследования проводились в период с 2002 по 2011 гг. в Саратовской области (стационарные в Балашовском и Аркадакском районах) в Балашовском институте (филиале) Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского в соответствии с научно-исследовательской кафедральной темой: «Природные и рукотворные экосистемы Прихоперья, их состояние и пути улучшения».

Основные положения, выносимые на защиту:

— высокие температуры атмосферного воздуха не являются причиной гибели растений, а лишь способствуют усилению дефицита влаги в почве, что губительно для всходов и ювенильных растений;

— дифференцировать виды по степени их жароустойчивости не представляется возможным;

— при водообеспечении почвы (не ниже 75% от ПВ), экстремальные температуры атмосферного воздуха в районе исследований не выходят за пределы валентности вида, а лишь активизируют рост и развитие;

— основными, лимитирующими интродукцию экологическими факторами, являются абсолютный минимум температуры и дефицит влаги, отрицательное влияние первого невозможно нейтрализовать антропогенно, успешная нейтрализация второго за счет внедрения прогрессивных технологий и, прежде всего, методов орошения позволяет моделировать оптимальный’гидротермический режим для роста и развития. растений;

— внедрение рекомендаций с использованием^ контейнерного метода выращивания^ с подпитывающим через дренаж увлажнением, гидроизолированных посевных чеков и капельного орошения позволит моделировать! и, поддерживать оптимальный для роста и развития растений гидротермический режим.

Научная новизна:

— определена^ толерантность ряда покрытосеменных и голосеменных растений к температурному режиму и: дефициту влаги в почвевыявлена необоснованность применения показателя «жароустойчивости», основанного на определении летальной температуры для листьев в^водяной-бане;

— высокие температуры при влажности почвы не ниже 75% от её полевой влагоёмкости (ПВ), обеспечивают активный рост и развитие растений;

— длительный дефицит влаги в почве, ниже 70% от её ПВ сопровождается угнетением и снижением продуктивности растений;

— для проведения лабораторных исследований и в практике выращивания посадочного материала предложено использование модифицированного контейнерного метода, обеспечивающего подпитывающее стабильное увлажнение.

Практическая значимость. Внедрение практических рекомендаций в производственную практику (лесничества, сельскохозяйственные и озеленительные организации), основанных на применении прогрессивных технологий, направленных на оптимизацию процессов размножения, выращивания посадочного материала и содержания растений, будет способствовать повышению продуктивности сельскохозяйственных, овощных и плодово-ягодных культур, сокращению сроков выращивания посадочного материала, повышению экологической эффективности и декоративности насаждений различного целевого назначения.

Личный^ вклад.2 Автором диссертации самостоятельно разработаны программа и определены методы и проведены лабораторные, и полевые исследования, осуществлен сбор, обработкаи анализ материалов, обоснованы' теоретические положения диссертационной работы, выводы и рекомендации! Опубликованные работы написаны автором или при его участии.

Апробация работы. Результаты исследований, докладывались на: науч.-прак. конф. молодых учёных: «Актуальные проблемы, науки и образования» — Балашов, 2003; межвуз. науч.- прак. конф.: «Структура, состояние и охрана экосистем ГГрихоперья» — Балашов- 2003, 2007; 4 Всерос. Internetконф.: «Проблемы экологии в современном мире» — Тамбов, 2007; Междунар. науч. — прак. конф.: «Экологическая безопасность региона» -Брянск 2008, 2009, 2010; Междунар. науч.- прак. конф.-: «Современные проблемы оптимизации зональных и нарушенных земель» — Воронеж, 2009; Междунар. научно-прак. конф.: «Трансграничное сотрудничество в области экологической безопасности окружающей, среды» — Гомель, 2011.

Достоверность результатов обеспечена многолетними комплексными исследованиямипроведенными современными методами и статистической обработкой данных с использованием компьютерной программы Microsoft Excel 2007.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 работ, в т. ч. три в журналах, включенных в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из общей характеристики работы, 5 разделов, выводов, списка литературы, представленного 231 источником' в том числе 205 — отечественных и 26 -иностранных работ и приложения, включающего три таблицы. Общий объем диссертации составляет 220 страниц в компьютерном варианте, включает 27 таблиц и 53 рисунка.