В конце ХХ века и начале нового тысячелетия в России, как и в мире в целом, приоритетными общечеловеческими ценностями признаются социальные, экологические и культурные функции леса. Все они рассматриваются во взаимосвязи с улучшением, а точнее сказать, с повышением биологического разнообразия, в том числе и городских зеленых насаждений.
Являясь одним из элементов урбоэкосистем, зеленые насаждения выполняют различные функции по формированию и поддержанию благоприятной среды для проживания населения.
Для создания архитектурно-художественной среды с высоким эстетическим восприятием элементов городского устройства необходимо предусмотреть подбор пород деревьев и кустарников таким образом, чтобы обеспечивалась долговременная декоративность и привлекательность насаждений. Для условий с суровыми природно-растительными условиями такой эффект может быть достигнут только внедрением новых, инорайонных, видов, что позволяет оптимизировать городскую среду для восприятия населения.
Успешное введение новых пород в зеленое строительство характеризуется высокой устойчивостью растений к неблагоприятным факторам среды. Одним из важнейших биологических признаков растений, позволяющих проводить их натурализацию на север, является зимостойкость. Работы по интродукции древесных растений в условия севера в последнее время проводятся достаточно широко [1–3]. При этом исследователями придается особое внимание оценке зимостойкости древесных видов [4–6]. Определение отношения инорайонных видов к условиям урбанизированной среды малых городов Европейского Севера и являлось одним из направлений проведенных исследований на территории Вологодской области.
Вологодская область расположена на северо-западе европейской территории России в зоне тайги. Территория области простирается с запада на восток на 700 км, a на юг распространяется лишь на 400 км.
По условиям агроклиматического зонирования территория Вологодской области подразделена на два агроклиматических района, отличающихся суммами активных температур и осадков за вегетационный период.
Для области характерны частые вторжения арктических холодных воздушных масс в любое время года, сопровождающиеся резким понижением температуры и, как следствие, возвратными заморозками, вызывающими повреждение и гибель растений.
Безморозный период в среднем длится 100–120 дней. Для городов безморозный период длится 115–135 дней в зависимости от агроклиматической зоны [7].
Устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через 15 °С наблюдается во второй декаде июня. Период с температурами воздуха выше 15 °С продолжается в течение 50–60 дней. Заморозки начинаются во второй декаде сентября, в отдельные годы – раньше (вторая – третья декада августа).
Первый снежный покров появляется в третьей декаде октября. Устойчивый снежный покров обычно появляется во второй декаде ноября. Снежный покров благодаря малой теплопроводности способствует сохранению тепла в почве, предохраняя ее от глубокого промерзания и защищая зимующие растения от вымерзания. Средняя глубина промерзания почвы за зиму составляет 50–70 см, но в отдельные годы она значительно отклоняется от средней величины и в холодные и малоснежные зимы достигает 90–120 см, нанося ущерб растениям, особенно теплолюбивым видам [7].
Ассортимент местных пород деревьев и кустарников, сформировавшийся в суровых условиях, характеризуется скудным составом. К основным лесообразующим породам относят семь видов деревьев: ель (обыкновенная и сибирская), сосна обыкновенная, береза (повислая и пушистая), осина, ольха серая. В лесах Вологодской области еще можно встретить лиственницы сибирскую и Сукачева, пихту сибирскую и сосну сибирскую кедровую, которые заходят на территорию области с севера и востока или произрастают в культуре. Липа мелколистная, дуб черешчатый, клен остролистный, вязы (гладкий и шершавый) – редкие древесные породы для лесов области, многие из них занесены в региональную Красную книгу. Количество видов кустарников в лесах области небольшое. К редким кустарникам, в частности, относится калина обыкновенная, к очень редким – свидина белая. Следовательно, и ассортимент древесно-кустарниковых пород, используемый в озеленении населенных пунктов Вологодской области, в основном представлен таежными породами деревьев и кустарников. Представители местной флоры наиболее устойчивы в условиях Севера. Они относятся к основному ассортименту и должны составлять не менее 60 % в общем составе зеленых насаждений [8].
В то же время для решения задачи создания наиболее комфортных условий для проживания населения необходимо проведение работ по интродукции инорайонных видов с учетом их происхождения, возможной адаптации к местным природным условиям, декоративности растений. В настоящее время предлагается широкий ассортимент видов-экзотов для использования в ландшафтном дизайне. Однако далеко не весь предлагаемый перечень древесных растений отвечает требованиям, предъявляемым к посадочному материалу по критериям его зимостойкости. Проблема выбора зимостойких видов деревьев и кустарников является сложной и комплексной [9].
Исследования проводились на территории малых городов Вологодской области, отличающихся природно-климатическими условиями. Оценка зимостойкости и морозоустойчивости проведена для 46 древесных видов, относящихся к различным флористическим областям. Как отмечают Р.Н. Матвеева, О.Ф. Буторова, А.Б. Романова [10], уточнение приуроченности растений к определенным физико-географическим районам с различными естественно-природными характеристиками позволяет сделать предположение о возможности интродукции вида в новые условия произрастания. И вполне естественно, что виды с широким диапазоном экологической валентности, ареалом распространения которых являются районы со сходными в первую очередь климатическими условиями, будут являться наиболее перспективными с точки зрения интродукции.
Кроме того, является хорошо известным фактом, что города – это островки с особым микроклиматом [11, 12]. Городская застройка, особенно многоэтажная, изменяет направление потоков ветра, создавая зоны, защищаемые от высоких ветровых нагрузок, а также температурный режим территорий. Его формирование обусловлено усиленным притоком антропогенного тепла (работа промышленных предприятий, транспорт, котельные установки, а также дополнительные источники теплового излучения – искусственные покрытия улиц и площадей, крыш и стены зданий). Воздействие промышленных предприятий и транспорта, существенно изменяющих состав воздуха в направлении уменьшения содержания кислорода и увеличения концентрации углекислого газа, способствует развитию парникового эффекта, что влечет за собой повышение температуры по сравнению с окружающими территориями и увеличение безморозного периода. Это, в свою очередь, создает благоприятные условия для внедрения в городские экосистемы новых инорайонных видов.
Т. Оук [11] продемонстрировал, что даже в малых населенных пунктах с населением 1000 чел. образуются так называемые городские островки тепла, в которых температура на 2,2 °С выше окружающей местности. Согласно формуле Оука для малых городов Вологодской области превышение температуры воздуха над окружающей местностью находится в пределах 2,71–3,39 °C.
Одним из приспособлений растений к сезонным изменениям погоды является адаптация их к термическим условиям. Активная вегетация большинства растений проходит в период со средними суточными температурами воздуха выше +10 °С. Безморозный период для городов области составляет 115–135 дней в зависимости от агроклиматической зоны. Но в отдельные годы может значительно сокращаться поздневесенними и раннеосенними заморозками.
Материалы и методы исследования
Материал для написания данной статьи был подготовлен на основании изучения древесных растений, проведенного в период с 2012 по 2016 г. на территории малых городов Вологодской области. Оценку зимостойкости древесных растений проводили после окончания поздневесенних заморозков по шкале Главного ботанического сада Академии наук (ГБС РАН): I – растение не обмерзает; II – обмерзает не более 50 % длины однолетних побегов; III – обмерзает от 50 до 100 % длины однолетних побегов; IV – обмерзают не только однолетние, но и более старые побеги; V – обмерзает надземная часть до снегового покрова; VI – обмерзает вся надземная часть; VII – растение вымерзает целиком.
Для оценки морозоустойчивости древесных пород определялся индекс обмерзания и полученные данные сравнивались со следующей шкалой ГБС РАН: 0 – растение не обмерзает; 0,1–0,9 – растение слабо обмерзает; 1,0–7,9 – растение умеренно обмерзает; 8,0–69,9 – растение значительно обмерзает; 70,0–100,0 – растение полностью вымерзает. Здесь 0–100,0 – значения индекса обмерзания, %.
Индекс обмерзания определяли по формуле
где L – длина обмерзшей части ветки, м; с – диаметр у основания обмерзшей части ветки, м; Н – высота растения, м; С – диаметр ствола (ниже первой ветки), м.
Результаты исследования и их обсуждение
Одним из приспособлений растений к сезонным изменениям погоды является адаптация их к термическим условиям. Активная вегетация большинства растений проходит в период со средними суточными температурами воздуха выше +10 °С. Безморозный период для городов области составляет 115–135 дней в зависимости от агроклиматической зоны. Но в отдельные годы может значительно сокращаться поздневесенними и раннеосенними заморозками.
Зимостойкость – один из биологических признаков, определяющих возможность интродукции растений на север. Под зимостойкостью понимают устойчивость растений к длительным неблагоприятным условиям зимовки, к которым главным образом относят морозы, внезапные резкие колебания температуры, выпирание и разрыв корней ледяной прослойкой, образующейся в почве, солнечные ожоги в период ясной морозной погоды, иссушение солнцем и ветром стволов при отсутствии сокодвижения, вымокание в талой воде весной [1, 6, 13]. С другой стороны, зимостойкость растений можно рассматривать как один из параметров оценки их декоративности, поскольку она неизбежно влияет на внешний вид растений. Кроме того, представители дендрофлоры, относящиеся к сильнообмерзающим растениям, требуют дополнительных затрат на поддержание их декоративных свойств и, следовательно, эстетического восприятия насаждений в целом, что также следует учитывать при выборе пород для озеленения элементов городской структуры.
Морозоустойчивость древесных пород – это способность растений переносить длительные понижения температуры (ниже –25оС), суровые зимы, поздневесенние заморозки. У морозоустойчивых пород обычно не образуются морозобойные трещины при сильных морозах, не повреждаются весенними заморозками молодые побеги [13].
После окончания поздневесенних заморозков, в результате которых могут повредиться начавшие расти побеги, производилась оценка зимостойкости наблюдаемых деревьев и кустарников и данные показатели сравнивались с опубликованными ранее (таблица).
Находясь в сходных условиях произрастания, растения могут по-разному реагировать на неблагоприятные условия. Наиболее зимостойки местные виды: лиственница сибирская, ель европейская, сосна обыкновенная, черемуха обыкновенная, рябина обыкновенная, шиповник майский. Самыми устойчивыми к природно-климатическим условиям Вологодской области из экстразональных видов является липа мелколистная, среди инорайонных видов – сосна скрученная, ель колючая, ива ломкая, сирень венгерская, карагана древовидная. Слабо обмерзают: калина обыкновенная, свидина белая, арония черноплодная, барбарис обыкновенный, боярышник кроваво-красный, вишня обыкновенная, кизильник блестящий, дуб черешчатый, клен остролистный, тополь бальзамический, тополь серебристый, яблоня ягодная, туя западная, сосна кедровая сибирская. Самыми уязвимыми к суровым климатическим условиям из деревьев-интродуцентов являются: каштан конский обыкновенный, вяз мелколистный. Среди кустарников к этой группе можно отнести снежноягодник белый, спиреи дубравколистную и иволистную, рябинник рябинолистный, жимолость татарскую, для которых характерно обмерзание не только однолетних, но и более старых побегов. Однако здесь следует отметить, что кустарниковые формы достаточно быстро восстанавливаются после повреждения низкими температурами и поздневесенними заморозками.
При выборе видов для озеленения населенных пунктов следует учитывать и тот факт, что зимостойкость не является постоянным свойством и может изменяться год от года в зависимости от погодных условий, происхождения семян и саженцев, возраста насаждений.
Огромную роль в адаптации растений к различным природно-растительным условиям играет их место расположения в насаждениях. Наибольшее воздействие неблагоприятные климатические факторы оказывают на деревья и кустарники, произрастающие на открытых местах, подверженных более сильному влиянию резких холодных ветров и пониженных температур окружающего воздуха. Растения, особенно с ранними сроками сезонного развития, расположенные на солнечных местах, защищенных от воздействия холодных ветров, начинают вегетировать раньше растений этого же вида, находящихся в менее благоприятных условиях. Это, в свою очередь, может являться причиной повреждения их при возвратных весенних заморозках (дуб черешчатый, клен ясенелистный и др.).
Зимостойкость деревьев и кустарников
|
Порода |
Зимостойкость |
Морозоустойчивость |
|||||||
|
Вологодская область |
г. Северодвинск [13] |
Дендросад АГТУ [14] |
Вологодская область |
г. Северодвинск [13] |
|||||
|
малые города (наши данные) |
г. Вологда [1] |
Дендросад ВГМХА (наши данные) |
малые города (наши данные) |
г. Вологда [1] |
Дендросад ВГМХА (наши данные) |
||||
|
балл зимостойкости |
индекс обмерзания |
||||||||
|
Деревья |
|||||||||
|
Аборигенные виды |
|||||||||
|
Береза повислая |
II |
II (40) |
II |
– |
IV |
0,03 |
0,1 |
0,1 |
2,0 |
|
Береза пушистая |
II |
II (30) |
– |
– |
IV |
0,03 |
0,1 |
0,1 |
2,4 |
|
Ольха серая |
II |
– |
II |
I |
II |
0,03 |
– |
0,2 |
2,9 |
|
Рябина обыкновенная |
I–II |
I (0) |
I–II |
I |
II |
0,01 |
0,0 |
0,0 |
1,0 |
|
Тополь дрожащий |
II |
– |
II |
I |
II |
0,05 |
– |
– |
0,5 |
|
Ель обыкновенная |
I |
I (0) |
I |
– |
– |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
– |
|
Лиственница сибирская |
I |
I (0) |
I |
– |
– |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
– |
|
Сосна обыкновенная |
I |
I (0) |
I |
– |
– |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
– |
|
Экстразональные виды |
|||||||||
|
Вяз гладкий |
III |
II (20) |
II |
– |
– |
0,03 |
0,3 |
0 |
– |
|
Дуб черешчатый |
II |
II (40) |
II |
– |
– |
0,5 |
0,46 |
– |
|
|
Клен остролистный |
II |
III (60) |
II |
– |
– |
0,05 |
0,4 |
0 |
– |
|
Липа мелколистная |
I |
I (0) |
I |
I |
II |
0,0 |
0,0 |
0 |
0,2 |
|
Ясень обыкновенный |
II |
II (30) |
II |
– |
– |
0–2,4* |
0,4 |
0 |
– |
|
Интродуцированные виды |
|||||||||
|
Вяз мелколистный |
II–IV |
– |
II |
– |
– |
0,3–21,9 |
– |
0,1 |
– |
|
Ель колючая |
I |
I (0) |
– |
I |
II |
0 |
0,0 |
– |
0,4 |
|
Ива ломкая |
I |
– |
I |
– |
– |
0 |
– |
0,0 |
– |
|
Каштан конский обыкновенный |
V |
II (30) |
II |
– |
– |
66,7 |
1,2 |
2,38 |
– |
|
Клен ясенелистный |
IV |
– |
II |
– |
– |
1,1 |
0,5 |
– |
|
|
Липа крупнолистная |
I |
II (10) |
I |
– |
– |
0 |
0,1 |
0,1 |
– |
|
Тополь бальзамический |
II |
– |
– |
I |
II |
0,1 |
– |
– |
0,04 |
|
Тополь белый |
II |
– |
– |
– |
– |
0,1 |
– |
– |
– |
|
Яблоня ягодная |
II |
III (70) |
II |
– |
– |
0,25 |
0,8 |
0 |
– |
|
Туя западная |
II |
– |
I |
– |
– |
0,0–10,9 |
– |
0,0 |
– |
|
Окончание таблицы |
|||||||||
|
Порода |
Зимостойкость |
Морозоустойчивость |
|||||||
|
Вологодская область |
г. Северодвинск [13] |
Дендросад АГТУ [14] |
Вологодская область |
г. Северодвинск [13] |
|||||
|
малые города (наши данные) |
г. Вологда [1] |
Дендросад ВГМХА (наши данные) |
малые города (наши данные) |
г. Вологда [1] |
Дендросад ВГМХА (наши данные) |
||||
|
балл зимостойкости |
индекс обмерзания |
||||||||
|
Сосна сибирская кедровая |
II |
– |
I |
– |
II |
0,2 |
– |
0,0 |
0,1 |
|
Сосна скрученная |
I |
– |
I |
– |
– |
0,0 |
– |
0,0 |
– |
|
Кустарники |
|||||||||
|
Аборигенные виды |
|||||||||
|
Калина обыкновенная |
II |
– |
II |
I |
II |
2,5 |
– |
0,0 |
4,2 |
|
Черемуха обыкновенная |
I |
– |
I |
I |
II |
0 |
– |
0,0 |
0,2 |
|
Шиповник майский |
II |
– |
– |
– |
– |
0 |
– |
0,0 |
6,0 |
|
Интродуцированные виды |
|||||||||
|
Арония черноплодная |
II |
– |
– |
I |
II |
0,3 |
– |
– |
0,5 |
|
Барбарис обыкновенный |
II |
III (60) |
II |
– |
– |
6,2 |
0,1 |
0,0 |
– |
|
Боярышник кроваво-красный |
II |
– |
– |
I |
IV |
0,3 |
– |
0,3 |
0,4 |
|
Бузина красная |
III |
III (50) |
III |
I |
III |
5,8 |
0,1 |
8,75 |
0,1 |
|
Дерен белый |
II |
II |
I |
IV |
5,8 |
0,0 |
8,3 |
||
|
Жимолость татарская |
IV |
III (70) |
IV |
I |
IV |
12,7–24,0 |
0,2 |
14,12 |
4,3 |
|
Карагана древовидная |
I |
I (0) |
I |
I |
II |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
4,0 |
|
Кизильник блестящий |
II |
– |
IV |
I |
IV |
5,3 |
– |
21,21 |
I |
|
Клен Гиннала |
I–II |
– |
II |
– |
– |
0,1 |
0,3 |
0,27 |
– |
|
Пузыреплодник калинолистный |
IV |
– |
II |
– |
– |
14,6 |
– |
3,41 |
– |
|
Рябинник рябинолистный |
II–IV |
– |
II |
– |
– |
0,1–37,6 |
– |
– |
– |
|
Сирень венгерская |
I |
– |
I |
I |
IV |
0,0 |
– |
0,0 |
2,0 |
|
Сирень обыкновенная |
II–IV |
– |
II |
– |
– |
4,0–12,4 |
– |
2,3 |
– |
|
Снежноягодник белый |
IV |
– |
IV |
– |
– |
10,0–20,8 |
– |
22,9 |
– |
|
Спирея дубровколистная |
III–IV |
– |
III |
– |
– |
35,3 |
– |
4,4 |
– |
|
Спирея иволистная |
IV |
– |
II |
– |
– |
23,8–28 |
– |
5,0 |
– |
|
Чубушник венечный |
IV |
– |
– |
– |
– |
4,0–11,7 |
– |
– |
– |
|
Шиповник морщинистый |
III–IV |
II (45) |
II |
II–I |
II |
11,7–20,0 |
0,3 |
2,0 |
10,0 |
Примечание.* нижнее значение интервала относится к городам, расположенным в более благоприятных климатических условиях (Грязовец, Устюжна), верхнее значение – для городов с менее благоприятными климатическими условиями (Великий Устюг, Вытегра).
Выводы
Таким образом, зимостойкость и морозоустойчивость видов дендрофлоры является важным фактором, определяющим условия интродукции их на Европейском Севере России. Наиболее устойчивым к природно-климатическим условиям Вологодской области из экстразональных видов является липа мелколистная, а среди инорайонных видов – сосна скрученная, ель колючая, ива ломкая, сирень венгерская, карагана древовидная, что указывает на перспективность их использования в озеленении малых городов Вологодской области.