Введение

В почве различных фитоценозов обычно содержится то или иное количество покоящихся жизнеспособных семян разнообразных растений. Совокупность этих семян называют почвенным банком семян.

Говоря о банке семян, имеют в виду не только собственно семена в ботаническом смысле слова, но и некоторые другие диаспоры (односеменные плоды, отдельные части сложных и дробных плодов, содержащие одно семя, и т.д.). В состав почвенного банка входят семена (диаспоры) различного происхождения: 1) автохтонные, которые попали в почву с плодоносящих растений современного фитоценоза; 2) реликтовые, которые принадлежат растениям прежнего фитоценоза, существовавшего ранее на данной территории; 3) заносные (инвазионные), которые принесены различными способами извне (ветром, водой, животными и т. д.) (Петров, 1989).

Наличие почвенного запаса жизнеспособных семян в лесных сообществах – явление широко распространенное в природе. Свойство семян сохраняться в почве длительное время выработалось у определенной группы растений как приспособление, служащее для сохранения вида и обеспечивающее им совместное существование с другими членами сообщества. Жизнеспособность семян это не только показатель их качества, но и показатель изменения их в процессе хранения. Сохранность семян в жизнеспособном состоянии имеет значение во многих областях практической деятельности человека. Сведения о почвенном запасе семян важны для наиболее полного познания организации фитоценоза, что позволяет судить о прошлом и, в определенной степени, его будущем. Живые семена, покоящиеся в почве, являются источником появления растений на нарушенных, в результате природных и антропогенных воздействий, участках леса, т. е. они участвуют в формировании растительного покрова вырубок, гарей, ветровалов и буреломов на значительные площади и др. Можно более обоснованно ответить на вопросы о возможных изменениях в сообществе под влиянием тех или иных причин (Торгашкова, 2002).

Данные о запасе существенно дополняют сведения о видовом составе растений, т. к. выявляют виды, представленные исключительно живыми покоящимися семенами в почве.

Изучение банка семян расширяет наше представление как о прошлом лесного фитоценоза, так и о его будущем. Большой запас семян, хранящийся в почве, может быть источником появления растений на открытом пространстве вырубки. Какие именно растения появятся на вырубке и в каком количестве, это во многом определяется запасом живых семян в почве. Иначе говоря, банк семян имеет значение в формировании растительного покрова вырубок.

Исключительной трудоёмкостью работы, вероятно можно объяснить то, что исследований почвенного банка семян в лесах выполнено мало.

Цель работы – на основании литературных данных выявить особенности почвенного банка семян темнохвойных лесов.

Задачи:

1. Провести сравнительную оценку качественных и количественных характеристик почвенного банка семян лесных сообществ.

2. Охарактеризовать основные факторы, влияющие на почвенный банк семян.

3. Выявить наиболее эффективные методы определения качественных и количественных характеристик почвенного банка семян.

Глава 1. Запас семян в почвах лесных сообществ

1.1 Методы оценки запаса семян в почвах

Обычно выбирают участок леса расположенный в центре лесного массива, разбивают на площадки (удобно выделить 20 пробных площадок размером 2×2 м, которые расположены на расстоянии 3-4 м друг от друга в наиболее типичных местах, т.е. не у самого ствола дерева, вне скопления побегов кустарников и т.д.) и описывают эти участки: сомкнутость крон, проективное покрытие, определяют видовой состав ярусов и доминантные виды в них, среднюю высоту деревьев, усредняют данные по всем площадкам, подсчитывают общее количество видов, выявляют тип почвы, замеряют мощность подстилки.

Исследования желательно проводить в конце весны - начале лета, пока большинство растений вегетирует.

Существуют разнообразные методы изучения банка семян в почве. Каждый из них имеет определенные преимущества и недостатки. Наиболее распространённые - полевой эксперимент и лабораторное проращивание. В первом методе данные получают двумя способами – либо наблюдают над появлением всходов на опытных площадках в лесу, с которых удалена подстилка и самый верхний тонкий слой почвы, либо на опытных площадках перекапывают почвенный слой. Затем по числу появившихся всходов можно составить некоторое представление о численности и видовом составе семян. Такой метод может дать только самое общее, приблизительное представление о банке семян.

К числу методов, не связанных с извлечением семян из почвенных образцов, относится метод, который получил название "проращивание семян в почве" (Работнов, 1982, по Петрову, 1989). Взятые образцы помещают в условия, благоприятные для прорастания содержащихся в них семян (достаточно высокая температура, необходимая влажность и т. д.). О запасе семян судят по числу появившихся всходов.

Достоинство этого метода состоит в том, что он выявляет действительно живые семена, способные дать всходы, а также позволяет обнаружить самые мелкие семена, которые другим способом обнаружить не удаётся.

Минусом метода является очень малая суммарная площадь образцов. Минусом является также явная неполнота выявления видового состава семян и численности отдельных видов семян, так как могут не прорасти, например, твёрдые семена некоторых бобовых, которым нужна специальная химическая или термическая обработка, орхидных, нуждающихся в микоризных грибах в почве и т. д. Следовательно, данные, полученные описанным методом, дают представление не о всех живых семенах, а только о тех, которые могут прорасти при определённых конкретных условиях проведения эксперимента. Образцы почвы берут из разных слоев и в них определяют содержание семян. Взятие образцов проводятся с помощью металлического бура сечением 5×5 см. В каждой точке берут отдельно подстилку и слой минеральной почвы (Петров, 1989).

Образцы чаще всего сразу же помещают в чашки Петри или деревянные ящики в зависимости от объема почвенного образца таким образом, чтобы слой почвы не превышал 3-4 см. Можно смыть лишнюю почву через мелкое решето с диаметром отверстий не более 0,2мм. Сверху ящики прикрывают прозрачной полиэтиленовой плёнкой, хорошо пропускающей свет и вместе с тем препятствующей случайному залёту семян. Чашки или ящики с образцами выставляют на рассеянный свет в теплом помещении, т. к. свет стимулирует прорастание покоящихся семян в почвенных образцах (Андреева, 2002). Благоприятствующий прорастанию световой режим – 8 часов темноты и 16 часов света,к естественному освещению добавляется искусственное с 6 до 9 часов утра, температурный - 25˚С (Roovers,2006). Периодически образцы почвы увлажняют. Появляющиеся всходы в очень ранней стадии развития пересаживают из чашек Петри в сосуды с почвой, подсчитывают и определяют по возможности видовую принадлежность. Наблюдения за появлением всходов в образцах продолжают до тех пор, пока не перестают появляться новые всходы. Иногда, чтобы определить видовую принадлежность, молодые растения приходится высаживать в открытый грунт, чтобы они достаточно подросли и зацвели. Для наиболее полного выявления видового состава семян в почве и их численности эти наблюдения проводят на протяжении двух вегетационных сезонов.