Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

THE GROWTH OF BLACK POPLAR (POPULUS NIGRA L.) UNDER CONDITIONS OF DRY STEPPE ZONE OF THE ROSTOV REGION

Kruzhilin S.N. 1 Mishenina M.P. 1 Kiryushin N.O. 1 Taskaev D.A. 1
1 Novocherkassk Engineering and Land Reclamation Institute named after A.K. Kortunov – branch «The Don State Agrarian University»
Poplar (Populus) trees are the most common and popular genus used in planting processes in South Russia localities. Although Poplar tree is enough described and scientifically researched, some questions like: trees lifetime in town and open steppe areas, trees stability, tree crown shaping process, growth process control, soil’s requirements, moisture, esthetic quality specification for different economic and functional zones, still stay opened. Objects of the current research – Poplar Black trees (age around 51 years) growing along highway Rostov-Elista near sloboda (settlement) Bolshaya Orlovka (Rostov Region). The goal of current research is study of growth process and state of Poplar Black trees, optimal lifetime detection for the crowned and not crowned samples. In research process on the base of test planting area inventory process of tree samples was made. It included stalk height measure process of growing trees, growth difference of vegetative part of crowned tree, tree diameter measuring at point 1,3 m, tree state category detection on the base of inventory methodic. On the base of inventory results of crowned and not crowned Black Poplar trees math and statistic calculations were made: growth indicators comparison for left (west) and right (east) sides for Poplar Black crowned trees. For estimation of sufficient examination quantity and authenticity of received results average Index (Mmm), variation coefficient (С, %), experiment accuracy (Р, %) were calculated. On the base of calculated data made next conclusions: crowning process allows to receive trees samples of Poplar Black stable from falling and stalk breaking processes in condition of strong steppen winds (in 6 vegetative periods – from year 2011 trees samples formed good esthetic crowns).
poplar black
cutting trees
the growth of the black poplar
the growth of the vegetative parts of trees
dry steppe zone
1. International Code of Nomenclature for algae, fungi, and plants (Vienna Code), XVII International Botanical Congress, Vienna, Austria, July 2005 // Рer. s anglijskogo T.V. Egorovoj i dr. Otv. red. N.N. Cvelyov. M.; SPb.: Tovarishchestvo nauchnyh izdanij KMK, 2009. 282 р. (in Russian).
2. Xiong Li, Yunqiang Yang, Xudong Sun, Huaming Lin, Jinhui Chen, Jian Ren, Xiangyang Hu, Yongping Yang. Comparative Physiological and Proteomic Analyses of Poplar (Populus Yunnanensis L.) Plantlets Exposed to High Temperature and Drought. Published: September 16, 2014 [Электронный ресурс]. URL: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0107605 (дата обращения: 23.09.2018). DOI: 10.1371/journal.pone.0107605.
3. Kruzhilin S.N., Mishenina M.P. The regularities of growth of woody plants of the genus populus in the greening plantations of urbanized territories of the Rostov region // Zashchitnoe lesorazvedenie, melioraciya zemel’, problemy agroehkologii i zemledeliya v Rossijskoj Federacii: sbornik trudov konferencii. Volgograd, 2016. P. 339–343 (in Russian).
4. Kruzhilin S.N., Taran S.S. Jekologicheski obosnovannye meroprijatija po formirovaniju gabitusa topolevyh nasazhdenij v uslovijah urbolandshaftov Nizhnego Dona // «Nauka. Mysl’: jelektronnyj periodicheskij zhurnal» 2014. № 1. URL: wwenews.esrae.ru/1-22 (date of access: 24.10.2018) (in Russian).
5. Kruzhilin S.N. Growth of pedunculate oak in forest cultures created using different types of mixing in the conditions of the Lower Don: dis. ... kand. s-h. nauk: 06.03.01. Novocherkassk, 2008. 182 p. (in Russian).
6. Hrustalev Yu.P., Vasilenko V.N., Svisyuk I.V., Panov V.D., Larionov Yu.A. Climate and agro-climatic resources of the Rostov region. Rostov na/D.: Batajskoe knizhnoe izd-vo, 2002. 184 p. (in Russian).
7. Kruzhilin S.N., Mishenina M.P. Research methodology plantings of the genus POPULUS // Problemy prirodoohrannoj organizacii landshaftov: materialy mezhdunarodnoj nauchnoj-prakticheskoj konferencii. 2016. P. 201–208 (in Russian).
8. Zajcev G.N. Mathematical statistics in experimental botany. M.: Nauka, 1984. 424 p. (in Russian).
9. Ivonin V.M., Pen’kovskij N.D. Forest reclamation of landscapes. Scientific research. Rostov n/D.: Izd-vo SKNC VSH, 2003. 150 p. (in Russian).
10. Map, SL. Bol’shaya Martynovka [Электронный ресурс]. URL: https://www.google.ru/maps/@47.3363657,41.2682106,1390m/data=!3m1!1e3?hl=ru (date of access: 29.07.2018) (in Russian).
11. Technique of inventory of city green plantings. Academy of municipal services of K.D. Pamfilov. M.: Minstroj Rossii, 1997. 14 р. (in Russian).
12. Medvedeva E.Yu. Biological and ecological features of growth and reproduction of hybrid poplars in Yekaterinburg: avtoref. dis. ... kand. sel.-hoz. nauk: 06.03.03. Ekaterinburg, 2015. 20 p. (in Russian).
13. URL: http://internet.garant.ru/#/document/19504882/paragraph/1:8 (дата обращения: 06.08.2018).
Resolution Of the government of the Rostov region of August 30, 2012 № 819 «On approval Of the order of protection of green spaces in the settlements of the Rostov region» // Nashe vremya 12 sentyabrya 2012 g. URL: http://internet.garant.ru/#/document/19504882/paragraph/1:8 (date of access: 06.08.2018).
14. Ermolova A.S. Condition, growth and resource potential of white poplar plantations in the floodplains of the steppe don region: avtoref. dis. ... kand. sel.-hoz. nauk: 06.03.02. Pushkino, 2016. 23 p. (in Russian).

Тополь (Populus L.) [1] – одна из важных древесных пород для целей защитного лесоразведения, также одна из распространённых пород для озеленения населённых пунктов и автомагистралей [2–4].

Знания о тополе обширные, но есть вопросы о сроке жизни, о устойчивости деревьев и насаждений, о кронировании и др. [3–5].

Исследования роста тополя чёрного (Populus Nigra L.) [1] проведены в Мартыновском районе Ростовской области на территории населённого пункта слобода Большая Орловка (северо-западный въезд в слободу). На рис. 1 показан тополь чёрный на объекте исследований, произрастающие здесь деревья тополя выполняют функцию придорожных насаждений.

В соответствии с особенностями климатических условий территория характеризуется как сухая степь. Здесь отмечается среднегодовое количество осадков – 409 мм; среднегодовая температура воздуха – 8,4 °С; относительная влажность воздуха – 71 %. Коэффициент влагообеспеченности (ГТК по Г.Т. Селянинову) составляет 0,60–0,78.

Основу почвенного покрова формируют чернозёмы южные. Они характеризуются мощным гумусовым горизонтом (А + В1 = 65–100 см) с содержанием гумуса в горизонте А до 4,5 % и кратковременным и неглубоким промерзанием [5, 6].

Как видно из показателей климатических условий, они для роста тополя не самые оптимальные, так как принято считать, что тополь – порода требовательная к влаге и богатству почв [5, 7]. Тем не менее тополь чёрный является популярной породой, применяемой как при озеленении населённых пунктов, так и в защитном лесовыращивании (в частности, насаждения вдоль автомобильных дорог) [3].

Цель исследования: изучить рост и состояние тополя чёрного, определить перспективные сроки жизни, оптимальное время (возраст) кронирования деревьев.

В задачи исследования входило: измерение высоты деревьев (h, м), измерение диаметра на высоте 1,3 м (d1,3, см); измерение прироста вегетативной части кронированных деревьев (z, м); математико-статистическая обработка результатов инвентаризации.

Материалы и методы исследования

В соответствии с методикой [7–9] были исследованы деревья, произрастающие вдоль автомагистрали Ростов – Элиста и автомобильной дороги ул. Революционной, которая проходит через сл. Большая Орловка (рис. 2).

Высота деревьев определялась высотомером-эклиметром ЭВ-1, предназначенным для измерения высоты стволов растущих деревьев при таксации леса, который позволяет производить измерения на базе 10 и 20 м от основания измеряемого объекта, для чего предусмотрены две шкалы с шагом 1 м. От деревьев отмеряли расстояние, равное базису высотомера (20 м) [7]. Высота определялась у каждого дерева в отдельности, после чего находилось среднее значение.

Диаметр деревьев измерялся мерной вилкой в двух взаимно перпендикулярных направлениях на высоте 1,3 м, затем по полученным данным вычислялся средний диаметр (как среднее арифметическое двух замеров). Средний диаметр рассчитывался по общепринятой в таксации методике – через сумму площадей сечений. Для оценки достаточности количества наблюдений и достоверности полученных результатов проводилась математическая обработка, рассчитывали: средний показатель (Мmм), коэффициент вариации (С, %), точность опыта (Р, %), используя методики авторов: Г.Н. Зайцев, 1984, В.М. Ивонин, Н.Д. Пеньковский, 2003 [7–9]. Стандартное значение критерия Стьюдента принимаем на доверительном уровне 99 %, 99,9 % [9, с. 103, 104].

krug1a.tif krug1ab.tif

а) б)

Рис. 1. Исследуемые насаждения тополя чёрного вдоль автомагистрали: а) кронированные деревья; б) некронированные

krug2.tif

krug2a.wmf – кронированные деревья; krug2b.wmf – некронированные деревья

Рис. 2. Ситуационная схема месторасположения объекта исследований (северо-западный въезд в сл. Большая Орловка) [10]

Фактический критерий существенности (Стьюдента) вычисляли по формуле [5, с. 104]:

tфакт = kruz01.wmf

При проведении обследования состояние каждого дерева оценивали в соответствии с методикой инвентаризации городских зелёных насаждений (Академия коммунального хозяйства им. Памфилова К.Д., 1997) [11, с. 4, 12, 13] с использованием трехбалльной шкалы с помощью которой определялась категория состояния (Ксост) [11, с. 4, 14].

При замерах фиксировалась схема посадки деревьев и велась фотосъёмка.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследований отражены в табл. 1.

Кронирование деревьев тополя осуществлено в 2011 г. Эта кардинальная технологическая операция была необходима в связи с тем, начиная с возраста 42–45 лет у деревьев тополя черного прогрессировало усыхание ветвей, а имея большую массу, это представляло опасность для автомобилей и жителей. Как видно из табл. 1, за 6 лет у деревьев сформировалась надземная часть высотой 6,42 м. При этом средний прирост порослевой части составляет – 1,07 м.

На отдельном отрезке защитного насаждения из тополя черного кронирование не проводилось. Для полноценной характеристики роста тополя чёрного нами исследованы деревья, которые не подлежали кронированию – это позволяет нам сравнить растения, произрастающие в одинаковых условиях и одинаковом возрасте.

Результаты исследований некронированных деревьев отражены в табл. 2.

Из анализа данных табл. 1 и 2 по таким показателям, как категория состояния (Ксост) и диаметр на высоте 1,3 м (d1,3), видно, что категория состояния у кронированных деревьев находится в пределах от 1,29 до 1,47, из этого следует, что состояние деревьев в соответствии со шкалой (методика К.Д. Панфилова): «хорошее» – растения здоровые с правильной, хорошо развитой кроной, без существенных повреждений (рис. 2, а) [11, с. 4]; в то время у некронированных деревьев этот показатель от 1,99 до 2,19, следовательно, в возрасте 51 года состояние «удовлетворительное» – растения здоровые, но с неправильно развитой кроной, со значительными, но не угрожающими их жизни ранениями или повреждениями, с дуплами и др. (рис. 2, б) [11, с. 4], предположительно, к 60 годам состояние этих деревьев ухудшится до «неудовлетворительного». Диаметр на высоте 1,3 м у деревьев практически равен, у кронированных находится в пределах от 55,7 см до 57,34 см, у некронированных от 55,46 см до 58,94 см, разница этого показателя составляет 0,68 см. На основании полученных результатов можно судить о том, что кронирование благоприятно влияет на деревья тополя чёрного, на его рост, последующее развитие порослевой части, за 6 вегетационных периодов деревья смогли сформировать эстетически привлекательную крону, без существенных повреждений.

Исследуемые кронированные деревья тополя чёрного формируют двухрядное насаждение, которое имеет направление посадки рядов с северо-запада на юго-восток (рис. 1, а, рис. 2). Нами сделано сравнение показателей роста кронированных деревьев тополя чёрного, произрастающих с левой стороны (западной) и правой стороны (восточной), что отражено в табл. 4 и 5.

Анализируя показатели табл. 4, можно проследить, что разница между высотами деревьев левой и правой стороны 0,71 см. Средний диаметр стволов тополя чёрного на высоте 1,3 м по левой стороне составляет 56,62 см, а по правой стороне 56,43 см, что составляет разницу в 0,19 см. При 99,0 % и 99,9 % достоверном уровне разница высот и диаметров между левой и правой стороной деревьев является несущественной.

Нами также были сравнены две средних величины – прирост порослевой части, обработка данных прироста порослевой части была проведена разностным методом при одинаковом числе повторности (21 измерение), анализ данных представлен в табл. 5.

На основании полученных данных табл. 5 – tфакт < tтабл (1,47 < 2,9), поэтому несущественна средняя разность прироста порослевой части кронированных деревьев тополя чёрного при доверительных уровнях 99 %, 99,9 %, размах колебаний числовых значений членов ряда (вокруг средней арифметической) слишком велик.

Таблица 1

Результаты исследований тополя черного (кронированный)

Порода

Возраст, лет

Высота, м

h ± mh

Диаметр, см

d1,3 ± md

Прирост порослевой части, м

z ± mz

Высота кронирования, м

hкр ± mhкр

Категория состояния, средний балл Ксост ± mсост

Тополь чёрный (Populus nigra L.)

51

8,54 ± 0,30

56,52 ± 0,82

6,42 ± 0,31

2,13 ± 0,03

1,38 ± 0,09

 

Таблица 2

Результаты исследований некронированных деревьев тополя чёрного

Порода

Возраст, лет

Высота, м

h ± mh

Диаметр, см

d1,3 ± md

Категория состояния, средний балл

Ксост ± mсост

Тополь чёрный (Populus nigra L.)

51

23,71 ± 0,60

57,20 ± 1,74

2,09 ± 0,10

 

Таблица 4

Параметры статистического ряда двухрядной посадки кронированных деревьев

Параметры

Высота дерева, м

kruz02.wmf

Прирост порослевой части, м

kruz03.wmf

Высота кронирования, м

kruz04.wmf

Диаметр ствола на высоте 1,3 м, см

kruz05.wmf

Средний прирост порослевой части

Левая сторона (западная)

8,90 ± 0,43

6,82 ± 0,44

2,07 ± 0,03

56,62 ± 1,23

1,14

Правая сторона (восточная)

8,19 ± 0,41

6,01 ± 0,42

2,18 ± 0,04

56,43 ± 1,09

1,00

 

Таблица 5

Прирост порослевой части кронированных деревьев тополя чёрного [9]

Повторность

Прирост порослевой части

Разность (d)

Квадрат разности, d2

Критерий Стьюдента

Левая сторона

Правая сторона

tфакт

tтабл

99 %

99,9 %

1

4,55

4,35

0,20

0,04

1,47

2,9

3,9

2

4,33

4,93

–0,60

0,36

3

3,44

4,34

–0,90

0,81

4

4,5

4,50

0,00

0,00

5

2,99

7,75

–4,76

22,66

6

5,2

7,96

–2,76

7,62

7

8,51

5,43

3,08

9,49

8

7,93

6,80

1,13

1,28

9

7,05

10,67

–3,62

13,10

10

7,5

6,75

0,75

0,56

11

7,06

1,90

5,16

26,63

12

8,95

7,15

1,80

3,24

13

7,7

7,76

–0,06

0,00

14

7

5,85

1,15

1,32

15

8,85

6,85

2,00

4,00

16

6,9

4,50

2,40

5,76

17

7,05

5,60

1,45

2,10

18

10,95

8,65

2,30

5,29

19

9,3

3,64

5,66

32,04

20

8

5,40

2,60

6,76

21

5,5

5,40

0,10

0,01

Сумма

143,26

126,18

17,08

143,07

     

Среднее

6,82

6,01

0,81

       

 

Проведённые исследования позволяют сделать следующие выводы и дать практические рекомендации:

1. Кронирование – это прежде всего удаление ненужных, сухих ветвей, которое влечёт за собой улучшение общего и эстетического состояния дерева, также снижает риск повреждения стволов при сильном ветре, период восстановления формы кроны у кронированных деревьев тополя чёрного (Populus Nigra L.) составляет 1 год (средний прирост порослевой части составляет – 1,07 м/год, за 6 лет общий прирост в пределах от 6,11 м до 6,73 м).

2. Высота спила при кронировании деревьев тополя черного в условиях сухостепной зоны Ростовской области, принимаемая в пределах 2,0–2,5 м, является допустимой.

3. Кронирование деревьев тополя черного в возрасте 40–45 лет позволит полностью предотвратить риск поломки крупных усохших скелетных ветвей, при этом насаждения полностью обновляются, санитарное состояние из категории – «неудовлетворительное» переходит в категорию «хорошее». Увеличивается безопасный срок эксплуатации насаждений не менее чем на 10 лет.