СЕМЕННАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕМЯН ДЕКОРАТИВНЫХ ЗЛАКОВ

Зуева Г.А.

ORCID: 0000-0001-7950-054X, Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Центральный сибирский ботанический сад СО РАН, г. Новосибирск

СЕМЕННАЯ ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЕМЯН ДЕКОРАТИВНЫХ ЗЛАКОВ

Аннотация

В работе представлены результаты изучения семенной продуктивности и качества семян однолетних декоративных злаков. Выделен период наибольшей декоративности растений, определена активность побегообразования каждого растения и дана сравнительная характеристика опытных образцов. Изученные злаки рекомендуются для использования в ландшафтном дизайне в качестве декоративных растений, полученные семена пополнят семенной фонд ЦСБС СО РАН декоративными злаками.

Ключевые слова: однолетние декоративные злаки, семенная продуктивность, энергия и процент всхожести, размер семян, семенной фонд.

Zueva G.A.

ORCID: 0000-0001-7950-054X, PhD in Biology, Senior Scientist, Central Siberan Botanical Garden, Novosibirsk

SEED PRODUCTIVITY AND QUALITY OF SEEDS OF FANCY CEREALS

Abstract

The paper presents the results of studying seed productivity and quality of seeds of annual fancy cereals. The period of the greatest plants fancy is singled out, the activity of shoot formation of each plant is determined and the comparative characteristics of the prototypes are given. Cereals under study are recommended for use in landscape design as fancy plants, the seeds obtained will replenish the seed fund of Central Siberian Botanical Garden of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences with fancy cereals.

Keywords: annual fancy cereals, seed productivity, energy and percentage of germination, seed size, seed fund.

Все большую популярность в озеленении приобретают злаковые травы. Разнообразие их жизненных форм позволяет использовать как почвопокровные, из них создают злаковые уголки и даже сады. Биологические особенности злаков дают возможность активно расти и развиваться на открытых местах и в тенистых садах, в цветниках  и на альпийских горках. В Центральном сибирском ботаническом СО РАН, г. Новосибирска более 25 лет с момента  начала формирования коллекции «Декоративные злаки». На сегодняшний день она насчитывает более 150 видов, сортов и образцов многолетних и однолетних злаков.  Большое значение уделялось многолетним злакам. Семена однолетних злаков закупались в магазинах «Семена». В Западной Сибири, где масштабы градостроительства растут быстро, своей семеноводческой базы нет, пришло время пополнить рынки местными семенами. Задача, стоящая перед нами,  создать коллекцию семян однолетних злаков. В связи с этим весьма актуально рассмотрение проблемы получения семян некоторых злаков в сложных климатических условиях Новосибирской области.

Цель работы. Изучение семенной продуктивности однолетних декоративных злаков для использования в озеленении на территории Западной Сибири и  создание  семенного фонда в лаборатории декоративных растений ЦСБС СО РАН семенами местной репродукции.

Материалы и методы исследований

Исследования проводились в полевых и лабораторных  условиях. Объектами изучения стали декоративные злаковые травы из семейства мятликовые (Poaceae): Lagurus ovatus, Phalaris canariensis, Avena sativa, Panicum miliaceum, Sorghum nigrum, Briza maxima, Setaria italic.

Семенная продуктивность злаков складывается из следующих элементов: число генеративных побегов на одну особь или на единицу площади, число зерновок в колосе. Эти элементы характеризуют потенциальную семенную продуктивность [1]. Реальная семенная продуктивность – это число спелых и неповрежденных семян на генеративный побег.

Для проведения морфологических исследований семян использовался прибор центра коллективного пользования ЦСБС Carl Zeiss Stereo Discovery V 12 с цветной цифровой камерой высокого разрешения AxioCam MRc-5 и с программой AxioVision 4.8 для получения, обработки и анализа изображений.

Качество семян было проверено в лабораторных условиях по ГОСТ 19449-93 [2]. По 50 штук семян каждого образца были заложены в чашки Петри. Фильтровальную бумагу увлажняли по мере необходимости  дистиллированной водой.

Математическую обработку проводили по методике Б.А. Доспехова [3].

Результаты и обсуждения.

На экспериментальных делянках были посеяны (15.05.15г.) отобранные образцы. За ростом и развитием растений велись наблюдения в течение всего вегетативного периода. Растения находились в одинаковых условиях, регулярно проводили полив и прополку. Особое внимание было уделено переходу растений в фазу цветения. Активное цветение является залогом декоративности растений и образования семян. Отмечено, что у Panicum miliaceum  массовое цветение 23 июля,  Phalaris canariensis и Sorghum nigrum вступили в фазу цветения 25 июля.  Цветение Avena sativa - 3 августа,  идёт от верхушки метёлки до основания и от концов ветвей первого порядка до главной оси метёлки. Оно продолжается шесть — восемь, иногда девять — десять дней. Налив и созревание зерна в метёлке растянуто примерно на месяц. В верхней части метёлки и на концах ветвей низших порядков труднее всего развивается зерно, которое при опоздании со сбором осыпается первым, что снижает не только урожай, но и его качество. Позже всех в фазу массового цветения вступил Lagurus ovatus.  Массовое цветение растений является важным  показателем семенной продуктивности. Оптимальное сочетание факторов внешней среды (свет, температура, влажность) и достаточной площадью питания для растений, способствуют быстрому наращиванию корневой системы и активному росту и побегообразованию.

Растения активно росли и развивались. Биометрические показатели изученных образцов дали основание  разделить их на три группы по высоте (табл.1). К низким злакам отнесли  Lagurus ovatus и  Briza maxima , их высота не превышает 50 см. Растения Phalaris canariensis,  Avena sativa и Panicum miliaceum отнесли  к группе средних злаков, высота их не превышает 70 см. Высокие злаки Setaria italica,  Sorghum nigrum , высота их достигает 1 м и более.

Важным показателем является число побегов в кусте. Большее количество побегов насчитывалось у Briza maxima, Lagurus ovatus, Setaria italica и Phalaris canariensis (от 5,2 до 6,8). От 2,8 до 3,7 побегов в кусте составило у Panicum miliaceum,  Avena sativa и Sorghum nigrum.

Одним из основных компонентов урожая семян является семенная продуктивность одной метёлки. В конце сезона был проведен морфологический анализ (табл. 1), который показал, что все изученные образцы существенно отличаются по длине метелки,  размеру и числу семян.  Avena sativa выделяется из всех образцов большей длиной метелки и семени, при небольшом количестве семян (20.1). Самое большое количество семян с метелки было получено у  Sorghum nigrum,  Setaria italica и Lagurus ovatus, семена этих растений мелкие, на одно генеративное растение приходится -  112,5,  486, 7 и 609 шт.  соответственно.

 

Таблица 1 – Биометрические данные опытных образцов в конце вегетационного сезона

Название образца	Высота побегов, см	Количество побегов, шт	Длина метелки, см	Размер семян, мм	Число семян в метелке, шт.	Вес, гр.
Lagurus ovatus	45,8±3,5	5,5	3,3±0,17	3,0 0,6	112,5±4,0	0,6
Phalaris canariensis	56,9±2,9	5,2	1,7±0,11	4,7* 2,7**	35,9±0,50	2,3
Avena sativa	60,7±4,3	3,2	13,2±0,73	17,5 2,06	20,1±1,04	5,6
Panicum miliaceum	63±2,7	2,8	14,9±0,62	2,9 2,5	45,9±1,7	6,3
Sorghum nigrum	93,2±4,5	3,7	15±0,77	2,8 1,8	609±12,8	3,61
Briza maxima	39,4±1,75	6,8±0,33	6,7±32	7,6 6,2	98±4,8
Setaria italica	135±5,67	5,3	7,3±0,38	2,6 1,6	486,7±11,19	7,5

Примечание: в числителе – длина семени, в знаменателе – ширина семени.  

Нужно отметить, что семенная продуктивность напрямую зависит от погодных условий. В год наблюдения  сложились такие условия, при которых отмечалось медленное развитие растений, вследствие чего, виргинильный период был сильно растянут. Переход в фазу колошения наступил поздно,  многие  растения в конце вегетационного сезона  находились в фазе цветения и не успели сформировать  полноценные семена.

Полученные семена проверили на энергию всхожести  (на 7 сутки)  и % всхожести (на 21 сутки) (табл. 2).  Отмечены дружные всходы у Setaria italica и  Sorghum nigrum. Уже на 7 сутки у них всхожесть составляла 100%. Высокую энергию всхожести также показали  Briza maxima, Panicum miliaceum и Avena sativa. Семена  Phalaris canariensis, по сравнению с семенами других образцов,  показали самую низкую всхожесть. Семена его очень мелкие и плотно прикреплены к чешуйке. При подсчете семян,  для закладки на всхожесть, визуально трудно определить их качество, поэтому могли попасть неполноценные семена. Низкую всхожесть Phalaris canariensis  можно объяснить тем, что созревание семян в колосе происходило последовательно, начиная с нижней части и вверх по колоску. Поэтому качество семян из верхней части колоса низкое, что и отмечено в результатах.

 

Таблица 2 – Результаты энергии прорастания и процент всхожести опытных образцов

Название образца	Дата закладки	Количество семян, шт.	Энергия прорастания, шт (на 7 день)	Всхожесть, на 21 день, %
Avena sativa	26.04.15	50	41	85
Phalaris canariensis	26.04.15	50	23	54
Panicum miliaceum	26.04.15	50	38	82
Lagurus ovatus	26.04.15	50	40	84
Briza maxima	26.04.15	50	31	94
Setaria italica	29.04.15	50	50	100
Sorghum nigrum	29.04.15	50	50	100

 

Также и экологические условия не благоприятствовали завязыванию семян. По причине растянутости фаз развития (от отрастания до трубкования), генеративные побеги появились поздно, поэтому семена оказались не всхожими.

Использование прибора Carl Zeiss Stereo Discovery V 12 под большим увеличением позволило более четко рассмотреть форму, поверхность семян, определить их размер (длину и ширину) (табл.1).  Анализируя полученные данные, мы имеем 3  группы семян: 1 - крупносеменные: Avena sativa; 2 -  среднесемянные: Briza maxima, Phalaris canariensis; 3 – мелкосеменные: Lagurus ovatus, Panicum miliaceum, Sorghum nigrum и  Setaria italica.

Семена изученных образцов имеют свои особенности:

• Avena sativa (рис.1) имеют удлинённую форму, покрыты чешуйками, светло коричневого цвета, поверхность шероховатая.
• удлинённо-эллиптической формы семена Phalaris canariensis (рис.2), сплюснутые, имеют плотную оболочку, поверхность блестящая, слегка опушена.
• на рис. 3 видно, что семена Panicum miliaceum блестящие, шарообразной формы, коричневой окраски, имеют прочную оболочку, на поверхности имеют чуть заметные светлые продольные полосы.

4) Lagurus ovatus (рис.4)  - семена веретеновидные, зерновка находится в чешуйке,  блестящие, стекловидные.

5)  Briza maxima (рис. 5)  - плод зерновка плотно прикреплена к чешуйке,   семена светло желтого цвета.

6) семена Setaria italic (рис. 6) заострены с обеих сторон, имеют блестящую, неровную поверхность.

7) семена Sorghum nigrum (рис. 7), очень похожи по внешнему виду на семена Panicum miliaceum, но имеют тёмный цвет и более заострены, поверхность гладкая, блестящая, наблюдаются продольные светлые полосы.

Таким образом, для ботанического сада изученные образцы можно рассматривать как декоративные виды, пополняющие коллекционный фонд. Высокая декоративность растений приходится на период фазы цветения: у Briza maxima со  2-ой половины июля до сентября; у Phalaris canariensis, Panicum miliaceum, Sorghum nigrum, Avena sativa и  Setaria italica в III декаде июля; у Lagurus ovatus в  первой половине сентября. По высоте растений опытные образцы разделились на две группы: 1) высокие -  это Phalaris canariensis,  Panicum miliaceum, Sorghum nigrum, Avena sativa и  Setaria italica (60 см и более),   2 ‒ низкие (менее 50 см) – Lagurus ovatus, Briza maxima. Активное побегообразование отмечено у Briza maxima, Phalaris canariensis, Panicum miliaceum  и Lagurus ovatus (от 5 до 7 боковых побегов). Меньшее количество побегов образовали:  Setaria italica,  Sorghum nigrum  и Avena sativa  (2-3). Высокие показатели по семенной продуктивности отмечены у  Sorghum nigrum, Setaria italica, Lagurus ovatus и Briza maxima.  100 %  энергия прорастания у Setaria italica и  Sorghum nigrum , всхожесть семян  Panicum miliaceum  составила 82% у  Avena sativa - 76%. Изученные образцы декоративных злаков рекомендуются для использования в ландшафтном дизайне в качестве декоративных растений, а полученные семена пополнят семенной фонд декоративных злаков.

Рис.1 – Avena sativa

Рис. 2 – Phalaris canariensis

Рис. 3 – Panicum miliaceum

Рис. 4 – Lagurus ovatus

Рис. 5 – Briza maxima

Рис.6 – Setaria italic

Рис.7 – Sorghum nigrum

Список литературы / References

1. Левина Р.Е. Репродуктивная биология семенных растений / Р.Е. Левина – М.: Наука, 1981. – 95 с.
2. ГОСТ 19449-93. Семена многолетних злаковых кормовых трав. Посевные качества, технические условия. – Минск, 1995. – 10 с.
3. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (c основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. – М., 1985. – 351 с.

Список литературы на английском языке/ References in English

1. Levina R.E. Reproduktivnaja biologija semennyh rastenij [Reproductive biology of seed plants] / R. E. Levina. – M.: Nauka, 1981. – 95 p. [in Russian]
2. GOST 19449-93. Semena mnogoletnih zlakovyh kormovyh trav. Posevnye kachestva, tehnicheskie uslovija [Seeds of perennial forage grasses. Crop quality, technical specifications]. – Minsk, 1995. – 10 p. [in Russian]
3. Dospehov B.A. Metodika polevogo opyta (s osnovami statisticheskoj obrabotki rezul'tatov issledovanij) [Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of research results)] / B. A. Dospehov. – M., 1985. – 351 p. [in Russian]