Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ASSESSING CONDITION OF SOME SPECIES OF GENUS QUERCUS IN NATURAL TERMS OF THE IRKUTSK REGION

Runova E.M. 1 Anoshkina L.V. 1 Kolomina A.B. 1
1 Bratsk State University
The results of studying status of some species of Quercus genus are presented: Mongolian oak (Quercus mongolica Fisch. Ex Ledeb) and English oak (Q. robur L.), red oak (Quercus rubra L.) in Northern Irkutsk region were studied at the basis of arboretum of Bratsk State University as an example. The results of studies from 2015 to 2019 are presented. The main objective of the research is to assess the state of species of genus Oak (Quercus), planted in different years and via different planting methods with implementation of morphometric and bio-indicative methods. It was established that in the first years of growth and development, apical and lateral growth is minimal, as it is seen in seedlings grown from acorns; in subsequent years growth increases, and this phenomenon was noted at the example of seedlings that were planted at the age of 5-7 years. Based on the studies on the fluctuating asymmetry of seedling leaves and seedlings of the genus Quercus, the interpretation of instability points in plant development as conditions for their development was interpreted. According to the obtained results, it can be concluded that per-centage of survival among oak seedlings averaged 71.4 %. The survival rate of apple oak seedlings was 100 %. An indicator of fluctuating asymmetry is determined, it characterizes instability in development of the studied introducer species in conditions of the Bratsk State University arboretum, which indicates unfavorable conditions for the development of seedlings of oak genus. The latter include harsh climatic conditions, poor soil quality. Measures have been proposed to improve growing conditions and increase development stability among representatives of oak genus, which include fertile neutral soil, complex fertilizers, sheltering young seedlings for winter. These measures will improve general condition of oak genus specimen in conditions of the arboretum in the North of Irkutsk region.
oak genus
species composition
introducers
seedlings
seedlings
morphometric indicators
bioindication
1. Runova E.M., Shabalina N.P. Assessment of the state of the environment in Siberian cities // Plodovostvo, semenovodstvo, introduktsiya drevesnykh rasteniy: materialy XXI mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii (26-27 aprelya 2018 g., Krasnoyarsk) / otv. red. R.N. Matveyeva, zam. otv. red. O.F. Butorova. Sib GU im. M.F. Reshetneva. Krasnoyarsk, 2018. Р. 212–215 (in Russian).
2. Novikova U.E. The experience of growing red oak seedlings in the conditions of Podmoskovya // Lesnoy vestnik. 2010. № 5. Р. 52–54 (in Russian).
3. Koropachinsky I.Yu., Vstovskaya T.N. Woody plants of Asian Russia. 2 izd. Novosibirsk: «Geo», 2012. 707 р. (in Russian).
4. Skuratov I.V., Kryukova E.A. Justification of oak stability for steppe afforestation and landscaping of settlements of the Lower Volga region based on environmental and pathological assessment // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vyssheye professional’noye obrazovaniye. 2013. № 4. Р. 1–6 (in Russian).
5. Milenin A.I. Variability of morphometric features of phenological varieties of pedunculate oak according to the timing of leafing in various types of Shipov oak forests // Plodovodstvo, semenovodstvo, introduktsiya drevesnykh rasteniy: materia-ly XVI mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii. Krasnoyarsk: SibGTU, 2013. Р. 102–105 (in Russian).
6. Tulik M. The anatomical traits of trunk wood and their relevance to oak (Quercus robur L.) vitality. Eur. J. Forest Res. 2014. № 133. Р. 845–855. DOI: 10.1007/s10342-014-0801-y.
7. Tumajer J., Treml V. Response of floodplain pedunculate oak (Quercus robur L.) tree-ring width and vessel anatomy to climatic trends and extreme hydroclimatic events. Forest Ecology and Management. 2016. № 379. Р. 185–194. DOI: 10.1016/j.foreco.2016.08.013.
8. Weissbrod M., Binder F. Auswirkung eines Staustufenbaus auf den Radialzuwachs von Stieleichen (Quercus robur L.) an der bayerischen Donau. Forstarchiv. 2017. Т. 88. № 3. Р. 102–110.
9. Zakharov V.M., Baranov A.S., Borisov V.I., Valetsky A.V., Kryazheva N.G., Chistyakova E.K., Chubinishvili A.T. Environmental health: assessment methodology. M.: Tsentr ekologicheskoy politiki Rossii, 2000. 68 р. (in Russian).

Интродуценты широко используются при озеленении не только в европейской части России, но и в условиях сибирского резко континентального климата [1–4]. Исследование возможностей роста и развития интродуцентов в этих условиях особенно актуально в связи с относительной бедностью видового состава местной древесной растительности [1–3]. Некоторые виды рода Quercus, такие как дуб монгольский (Quercus mongolica Fisch. ex Ledeb) и дуб черешчатый (Q. Robur L.), довольно успешно произрастают в условиях Новосибирска, Иркутска и достигают плодоношения [1, 3–5]. Как указывают исследователи, представители рода Quercus страдают от морозов, имеют относительно невысокую приживаемость, замедленный рост и развитие [6–8]. Однако для условий севера Иркутской области исследование состояния представителей рода Quercus не проводились.

Цель исследования: оценка состояния представителей рода дуб (Quercus) различных лет посадки и различных способов посадки с использованием морфометрических и биоиндикационных методов на территории дендрария Братского государственного университета.

Материалы и методы исследования

Исследования проводились в 2015–2019 гг. Всего обследовано 78 саженцев и сеянцев представителей рода Quercus. По общепринятым методикам определялась приживаемость сеянцев и саженцев [1, 2]. Рассчитаны морфометрические показатели (диаметр стволика у основания корневой шейки (см), высота (в см), диаметр кроны (см), верхушечный и боковой прирост). Диаметр стволиков измерялся электронным штангенциркулем у шейки корня. Высота саженцев определялась мерным шестом. В 2019 г. проведена оценка жизненного состояния саженцев методами биоиндикации с определением показателей флуктуирующей асимметрии и площади листовой пластинки по методике В.М. Захарова [9].

Для представителей рода дуб экспресс-оценка развития проводилась по следующим параметрам, указанным на рис. 1.

run1.tif

Рис. 1. Схема морфологических признаков для оценки стабильности развития листьев рода Quercus: 1 – расстояние между окончаниями второй и третьей лопасти; 2 – угол между рахисом и первой латеральной жилкой; 3 – длина жилки первой лопасти; 4 – расстояние между основаниями первых двух жилок

Показатель асимметрии указывает на нестабильность развития растений [9]. При балльной оценке использовалась таблица соответствия баллов качества среды значениям коэффициентов асимметрии [9].

Объектом исследования являются посадки рода Quercus в условиях дендрария Братского государственного университета. Братск относится к территориям, приравненным к районам Крайнего Севера. Среднегодовое количество осадков – около 370 мм в год. Холодный период длится в среднем шесть месяцев (со второй декады октября до третьей декады апреля). Среднемноголетняя продолжительность безморозного периода в центральной части города составляет 94 дня. Первые заморозки отмечены 8 сентября, последние – 5 июня. Среднемесячная температура самого холодного месяца – января – составляет –22,6 °С (абсолютный минимум в этом месяце зарегистрирован –57 °С), самый теплый месяц – июль – имеет среднемноголетнюю температуру +18,2 °С (абсолютный максимум зарегистрирован +37 °С). Среднегодовая температура воздуха по многолетним данным составляет –2,2 °С. В последнее время наблюдается повышение среднегодовой температуры воздуха примерно на 1,0 °С.

На территории дендрария произрастают дубы различного происхождения и различных видов. Видовой состав представлен дубом черешчатым (Quercus robur L.), дубом монгольским (Quercus mongolica Fisch.ex Ledeb.) и дубом красным (Quercus rubra L.). Больше всего по численности приходится на посадки дуба черешчатого, который выращен из желудей дуба, посаженного в поселке Куйтун Иркутской области и находящегося в стадии плодоношения. Часть саженцев дуба черешчатого выращены из желудей местного дуба на дачном участке в районе Братска. Часть посадок создана из желудей местного происхождения, выращенных в камере искусственного климата MKF-240. Дуб монгольский в основном представлен саженцами, которые были закуплены в декоративном питомнике города Иркутска, и саженцами из желудей, полученных из Хабаровского края. В процессе доставки желуди проросли и были высажены осенью, т.е. период прорастания желудей был нарушен. Однако всходы сохранились и в настоящее время произрастают на территории дендрария; ведется учет их состояния и прироста.

В 2015 г. на территории университета были высажены первые саженцы дуба монгольского из декоративного питомника Иркутска. Всего высажено 3 саженца, сохранилось 2, приживаемость составила 66,6 %. В 2016 г. произведены посадки дуба черешчатого: 1 саженец (приживаемость 100 %) и 12 штук желудями, из которых сохранились 4 (приживаемость 33,3 %). В 2017 г. высажены 2 саженца дуба черешчатого, приживаемость составила 100 %. В 2018 г. произведены посадки дуба черешчатого, монгольского и красного путем посадки желудей. Всего высажены 56 желудей, сохранились 40 растений, приживаемость составила 71,4 %; в том числе были высажены 10 желудей дуба красного, привезенных из европейской части РФ, которые также выращены в условиях Братского государственного университета. В 2019 г. произведены посадки саженцев дуба черешчатого в количестве 5 штук, приживаемость составила 100 %. Следует отметить, что посадочный материал высаживался на территории университета, плодородный грунт добавлялся только при посадке, так как на территории встречается большое количество строительного мусора. На рис. 2, 3, 4 представлены фото сеянцев и саженцев трех видов дуба.

run2a.tif run2b.tif

а) б)

Рис. 2. Саженцы (а) и сеянцы (б) дуба монгольского (Quercus mongolica Fisch.ex Ledeb.) в 2019 г.

run3a.tif run3b.tif

а) б)

Рис. 3. Саженцы (а) и сеянцы (б) дуба черешчатого (Quercus robur L.) в 2019 г.

run4.tif

Рис. 4. Сеянец дуба красного (Quercus rubra L.) в 2019 г.

Основная задача исследования – это сравнение состояния разнообразных по происхождению дубов.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты измерения морфометрических показателей представлены в табл. 1. Обобщенные результаты исследований прироста растений представлены в табл. 2.

Таблица 1

Морфометрические показатели саженцев и сеянцев Quercus (средние значения)

Год

Высота, см ± m

Коэффициент вариации, V

Диаметр кроны, см ± m

Коэффициент вариации, V

Диаметр стволика, см ± m

Коэффициент вариации, V

Дуб монгольский (саженцы из питомника г. Иркутска)

2015

70,920 ± 11,120

27,157

43,150 ± 3,152

12,654

0,650 ± 0,087

23,077

2016

70,920 ± 11,120

27,157

49,570 ± 3,533

12,346

0,650 ± 0,087

23,077

2017

71,050 ± 13,216

26,305

55,250 ± 4,653

11,910

0,830 ± 0,177

30,120

2018

74,100 ± 13,987

26,694

63,750 ± 4,561

10,118

0,970 ± 0,134

19,588

2019

80,550 ± 13,046

22,905

75,500 ± 6,350

11,894

1,140 ± 0,113

14,035

Дуб монгольский (сеянцы)

2018

8,750 ± 1,293

60,914

7,750 ± 1,106

58,839

0,150 ± 0,002

6,667

2019

11,380 ± 1,721

56,591

8,670 ± 1,307

56,401

0,170 ± 0,003

5,882

Дуб черешчатый (саженцы с дачного участка)

2016

56,200 ± 0,000

27,500 ± 0,000

0,240 ± 0,000

2017

60,800 ± 10,947

31,184

32,810 ± 1,871

9,875

0,275 ± 0,029

2,785

2018

67,300 ± 12,182

31,352

41,780 ± 2,402

9,957

0,330 ± 0,029

3,314

2019

66,870 ± 4,257

18,005

46,140 ± 1,939

11,888

0,367 ± 0,014

3,084

Дуб черешчатый (сеянцы из желудей п. Куйтун)

2016

8,420 ± 0,771

33,017

6,250 ± 0,322

18,560

0,040 ± 0,002

17,000

2017

9,950 ± 1,180

23,719

6,780 ± 0,890

26,254

0,040 ± 0,004

19,500

2018

11,310 ± 0,579

26,083

7,220 ± 0,404

28,532

0,050 ± 0,001

11,200

2019

14,330 ± 0,539

16,399

8,000 ± 0,649

35,375

0,050 ± 0,001

8,400

Дуб красный (сеянцы)

2018

9,450 ± 1,843

43,598

1,550 ± 0,550

79,355

0,070 ± 0,009

28,571

2019

12,800 ± 1,601

27,969

2,670 ± 0,729

61,049

0,080 ± 0,022

62,500

Таблица 2

Показатели прироста саженцев и сеянцев Quercus (средние значения)

Год

Верхушечный в длину, см. ± m

К-т вариации, V

Верхушечный в диаметре,

см ± m

К-т вариации, V

Боковой в длину, см ± m

К-т вариации, V

Боковой в диаметре, см ± m

К-т вариации, V

Дуб монгольский (саженцы из питомника г. Иркутска)

2016

0,000

0,000

6,420 ± 2,396

64,642

0,160 ± 0,012

12,500

2017

0,1300,046

61,538

0,180 ± 0,007

5,556

5,680 ± 2,517

62,676

0,170 ± 0,007

5,882

2018

3,050 ± 0,710

40,328

0,140 ± 0,011

10,714

8,500 ± ,5474

75,647

0,190 ± 0,007

5,263

2019

6,450 ± 3,500

76,744

0,170 ± 0,035

29,412

11,450 ± 1,945

24,017

0,220 ± 0,007

4,545

Дуб монгольский (сеянцы)

2019

2,630 ± 0,631

89,734

0,020 ± 0,003

50,000

0,920 ± 0,168

16,189

0,050 ± 0,005

30,000

Дуб черешчатый (саженцы с дачного участка)

   

2017

8,930 ± 0,00

17,620

0,000

14,680 ± 0,462

5,450

0,210 ± 0,000

2018

6,470 ± 0,838

95,436

0,050 ± 0,004

9,091

8,970 ± 0,641

12,375

0,090 ± 0,010

11,111

2019

2,483 ± 1,191

17,620

0,000

6,937 ± 0,040

16,189

0,050 ± 0,015

30,000

Дуб черешчатый (сеянцы из желудей п. Куйтун)

2016

1,530 ± 0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

2017

1,360 ± 0,340

44,444

0,000

0,530 ± 0,040

15,094

0,000

2018

3,020 ± 0,165

61,765

0,10 ± 0,002

10,000

0,440 ± 0,022

25,000

0,000

2019

1,530 ± 0,149

21,523

0,000

0,780 ± 0,023

12,821

0,010 ± 0,003

20,000

Дуб красный (сеянцы)

2019

3,350 ± 0,8184

54,627

0,010 ± 0,001

20,000

1,120 ± 0,463

92,410

0,010 ± 0,001

10,000

Как видно из данных табл. 1, сеянцы и саженцы существенно отличаются по высоте, диаметру кроны и диаметру стволика у основания. Морфометрические показатели представлены в динамике с 2015 по 2019 гг., что позволяет проследить постепенное увеличение размерных показателей исследуемых растений рода Quercus. Определены основные статистические показатели, в частности коэффициент вариации (V), который при малом количестве исследуемых растений может быть значительным. Количество экземпляров дуба монгольского и дуба красного, к сожалению, пока небольшое. В текущем году планируется посадка дополнительного количества растений этих видов.

Как видно из табл. 2, в раннем возрасте дубы дают минимальный прирост по диаметру, верхушечному и боковым приростам, что соответствует биологическим особенностям роста и развития представителей рода Quercus, в последующие годы прирост увеличивается на 30 % и более. При этом саженцы дают большие значения прироста по сравнению с сеянцами того же вида. На основании проведенных исследований установлено, что наибольшую высоту, что вполне закономерно, имеют саженцы дуба черешчатого и монгольского, которые дают ежегодный прирост по высоте за последний вегетационный сезон от 5,5 до 21 см. Сеянцы дают минимальный прирост по высоте 2,1–4,3 см. В табл. 3 представлена сводная ведомость состояния дубов на исследуемом участке по материалам биоиндикации.

Таблица 3

Сводная ведомость состояния дубов на территории дендрария

Год посадки

Способ посадки

Средняя площадь листа, см2 ± m

Величина асимметрии листа

 

Дуб монгольский (Quercus mongolica)

1

2015

Саженцы из питомника г. Иркутска

95,69 ± 6,68

0,13

2

2018

Сеянцы

12,57 ± 1,57

0,11

 

Дуб черешчатый (Quercus robur)

3

2016

Саженец с дачного участка

16,90 ± 3,38

0,06

4

2017

Саженцы с дачного участка

15,45 ± 2,93

0,09

5

2019

Саженцы с дачного участка

14,27 ± 2,96

0,12

6

2016

Желуди (Куйтун)

10,90 ± 1,27

0,04

7

2018

Желуди (Куйтун)

14,01 ± 1,42

0,09

 

Дуб красный (Quercus rubra)

8

2018

Сеянцы

6,25 ± 1,37

0,03

На основании данных табл. 3 заметны различия по площади листовых пластинок исследованных саженцев и сеянцев. Наибольшую площадь листовой пластинки имеют саженцы дуба монгольского, средняя площадь листовой пластины составляет 95,69 см2; даже у сеянцев, выращенных из желудей, площадь листовой пластины довольно значительная (12,57 см2), на втором месте по размеру листовой пластинки располагаются саженцы и сеянцы дуба черешчатого. Саженцы имеют среднюю площадь листовой пластины от 14,26 до 16,90 см2, у сеянцев дуба черешчатого площадь листовых пластин составляет от 10,90 до 14,01 см2. Наименьшую площадь имеют листья дуба красного – 6,25 см2. В результате были получены баллы флуктуирующей асимметрии, характеризующие состояние листьев представителей рода Quercus (табл. 4).

Таблица 4

Качество среды обитания по показателям флуктуирующей асимметрии

Виды, способ высаживания, год посадки или посева

Балл

1

2

3

4

5

< 0,0018

0,0019–0,0089

0,009–0,022

0,022–0,04

> 0,04

Саженцы с дачного участка дуб черешчатый, 2016 г. посадки

0,12

Саженцы с дачного участка дуб черешчатый, 2019 г.посадки

0,09

Сеянцы из желудей п. Куйтун, 2016 г. посадки

0,04

 

Сеянцы дуба монгольского из питомника Иркутск, 2015 г. посадки

0,13

Сеянцы дуба монгольского из приморского края, 2018 г. посадки

0,11–

Сеянцы дуба красного из европейской части РФ, 2018 г. посадки

   

0,03

 

Баллы были интерпретированы как условия для развития растений: 1 – отличные условия для произрастания; 2 – хорошие условия для произрастания («норма»); 3 – относительно хорошие условия для произрастания (требуются мероприятия по улучшению условий произрастания); 4 – удовлетворительно (необходим комплекс мероприятий по улучшению условий произрастания); 5 – неудовлетворительно (критическое состояние), требуются срочные меры для повышения устойчивости растений.

Из табл. 4 видно, что наибольшая стабильность развития (балл 4) отмечается у сеянцев дуба черешчатого 2016 г. посадки и дуба красного 2018 г. посадки, все остальные растения характеризуются нестабильным развитием, что можно объяснить суровыми климатическими условиями и низким плодородием почвы.

Выводы

По полученным результатам можно сделать следующие выводы:

– морфометрические показатели сеянцев и саженцев представителей рода Quercus свидетельствуют о том, что в раннем возрасте дубы дают минимальный прирост по диаметру, верхушечному и боковым приростам, что соответствует биологическим особенностям роста и развития представителей рода Quercus [1, 2, 4, 5];

– в последующие годы прирост увеличивается на 30 % и более, при этом саженцы дают большие значения прироста по сравнению с сеянцами того же вида;

– наибольшую площадь листовой пластинки имеют саженцы дуба монгольского, средняя площадь листовой пластины составляет 95,69 см2, на втором месте по размеру листовой пластинки находятся саженцы и сеянцы дуба черешчатого, наименьшую площадь имеют листья дуба красного – 6,25 см2;

– в результате замеров листьев были получены баллы флуктуирующей асимметрии, характеризующие состояние листьев представителей рода Quercus. Значение флуктуирующей асимметрии, показывающее нестабильность развития исследуемых видов интродуцентов в условиях дендрария Братского государственного университета, свидетельствует о неблагоприятных условиях для развития саженцев и сеянцев рода дуб. К ним относятся суровые климатические условия, низкое качество почвы, высокая рекреационная нагрузка на территории дендрария, что требует проведения дополнительных агротехнических мероприятий для повышения стабильности развития рода дуб в условиях Братска. К ним следует отнести внесение плодородного нейтрального грунта и комплексных удобрений, укрытие молодых сеянцев на зиму, что позволит улучшить общее состояние представителей рода дуб в условиях дендрария на севере Иркутской области.