Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

В современном мире существует тенденция плохой переносимости большинства аборигенных видов древесных растений к прогрессирующему загрязнению окружающей среды. Однако, многие представители хвойных пород растений, устойчивы к стресс-факторам среды (перепады температур, дефицит влаги, антропогенное воздействие), при этом долговечны и весьма декоративны в течение длительного периода. К тому же, большинство из них отличаются значительно большим уровнем продуктивности, чем аборигенные виды. Существует мнение многих исследователей, что повышение биоразнообразия естественных и искусственных фитоценозов, можно достичь только через интродукцию древесных растений. При этом необходимость интродукции хвойных растений, нужно доказать путём оценки их перспективности, которая в свою очередь может быть установлена только на основе всестороннего изучения адаптаций, происходящих у интродуцентов в новых условиях. Важнейшими индикаторами состояния интродуцентов, являются особенности их роста и развития (которые также определяются динамикой экологических факторов) [1–3].

Проведя анализ литературных данных, выяснили что особенности роста и адаптации видов рода Juniperus L. в условиях интродукции последние пять лет изучены далеко не полно и нуждаются в уточнении и дальнейшем изучении. Так согласно тематическому поиску на сайте научной электронной библиотеке найдено свыше 1100 работ, связанных с интродукцией данного рода. Среди их числа около 90 % работ обзорного характера, где род Juniperus рассматривается в комплексе с другими родами или косвенно, около 5-7 % работ обозревают отдельные виды рода, 3–5 % работ посвящены изучению специфике роста и адаптации нескольких видов рода Juniperus в условиях интродукции. Из их числа, наиболее актуальной работой является «Интродукция некоторых древесных пород родов Thuja и Juniperus в дендрофлоре г. Костаная и его окрестностей» Л.А. Брагинец (2016), в которой дана оценка перспективности Juniperus sabina, Juniperus scopulorum, Juniperus communis, Thuja occidentalis в условиях г. Костаная. Изучая иностранные источники на базе «Web of Science» (около 1200 публикаций) и «Scopus» вектор исследований видов рода Juniperus был направлен в области физиологии, биохимии и фармакологии. Малый процент публикаций был посвящён изучению адаптации можжевельником к условиям урбанизированных территорий, среди их числа особый интерес вызвала работа турецких коллег «Distribution of juniper stands and the impact of environmental parameters on growth in the drought-stressed forest-steppe zone of Central Anatolia» Gulzade Kahveci (2018). В своём исследовании они проанализировали распределение и современное состояние Juniperus spp. (Juniperus excelsa M. Bieb., Juniperus oxycedrus L. и Juniperus foetidissima Willd.), использовали дендрохронологические данные для изучения взаимосвязи между ростом и параметрами окружающей среды, также предположили, что могут быть различия в радиальном росте можжевельника в зонах с различным уровнем засухи [3, 4].

В Волгоградской области отсутствуют актуальные данные характера и степени влияния экологических факторов на рост и развитие многих интродуцированных растений.

Результаты настоящих исследований позволили установить закономерности роста интродуцированных видов рода Juniperus, факторы, влияющие на эти процессы, а также перспективность видов как объектов декоративных насаждений в условиях Волгоградской области.

Цель исследования: провести оценку роста и развития видов рода Juniperus, выявить характер адаптации к стресс-факторам и обосновать перспективность использования в условиях интродукции Волгоградской области.

Материалы и методы исследования

Объектами исследований являлись виды рода Juniperus: J. virginiana L., J. sabina L., J. communis L. и их формы, интродуцированные в дендрологических коллекциях Волгоградской области: ФНЦ агроэкологии РАН, кадастр № 34:34:000000:122, 34:34:060061:10 и Нижневолжской станции по селекции древесных пород, № 34:36:0000: 14:0178.

Можжевельник виргинский (лат. Juniperus virginiana) – двудомное вечнозелёное древесное растение. Естественный ареал – восточная часть Северной Америки (приатлантические районы Соединённых Штатов Америки) [5, 6]. В городских условиях Волгоградской области хорошо переносит: вытаптывание почвы, загазованность и задымлённость, засушливый летний сезон, однако, при этом необходим дополнительный постоянный полив. Вид морозостоек и легко поддается формовке.

Можжевельник казацкий (Juniperus sabina) – невысокое кустовидное растение с распростертыми стелющимися или поднимающимися побегами. Хвоя ярко-зеленая, сизоватая, заострённая. Шишкоягоды мелкие округлые, от голубовато-чёрного до буро-черного цвета покрыты сизым налетом [7]. Ареал произрастания достаточно обширен, он простирается от горных районов южной и средней Европы, Кавказа на западе, и южной части Сибири и Малой Азии на востоке [6].

Можжевельник обыкновенный (Juniperus communis). Морозостойкое, засухоустойчивое и светолюбивое вечнозелёное растение. Переносит притенение и непостоянное переувлажнение, но лучше развивается в условиях хорошей освещенности и умеренного увлажнения почвы. Ареал – Европа, кроме Средиземноморских районов. Растет как правило на известковых, меловых, песчаных и каменистых почвах [6, 8]. В естественных условиях наиболее явно выраженные формы приурочены к определенным условиям местопроизрастания. Пирамидальные на открытых площадях, главным образом, на склонах, чаще на суглинистых почвах с недостаточным увлажнением. Кустарниковые и древовидные – под пологом леса, на почвах бедных, особенно сухих или слишком влажных [9]. Можжевельник обыкновенный не страдает от заморозков и светолюбив, но, попав под полог леса, переносит и затенение.

В коллекциях ФНЦ агроэкологии РАН (Волгоград, Камышин), помимо местного вида можжевельника казацкого – J. sabina L., также успешно интродуцированы можжевельник виргинский – J. virginiana L. и можжевельник обыкновенный – J. communis L.

Обследование проводилось маршрутным методом в два этапа: построение рабочего маршрута исследования при помощи карт и прохождение по маршруту с фиксацией данных погодных условий и объектов исследования. Данный метод позволяет получить результат влияния на объекты исследования определенного комплекса факторов, выяснить общую картину развития и жизнедеятельности вида в определённых условиях. Исследование сезонных ритмов развития объектов проводилось фенологическим методом наблюдения. Данный метод помогает определить сезонное состояние растений, а также позволяет спрогнозировать характер текущего вегетационного периода.

Характеристика декоративности, роста и развития трех видов Juniperus L. (J. sabina L., J. virginiana L., J. communis L.) в условиях каштановых почв Волгоградской области, оценка репродуктивной способности, особенности размножения различных видов в культуре выявлялись по методикам ФНЦ агроэкологии РАН, с учётом основных показателей биологического потенциала (засухоустойчивость, зимостойкость, способность к генеративному развитию и размножению), а также качественных показателей [2].

Для определения характера семеношения объектов исследования использовался метод определения массы 1000 семян, взвешивание проводили на весах марки «MASSA-K». Для обработки массива данных использовали основные статистические функции таблицы «Excel» (средняя арифметическая с абсолютной и относительной ошибками; коэффициент вариации; достоверность).

Результаты исследования и их обсуждение

Средняя годовая температура в период исследований составила – 8,3 °C и 380 мм – среднегодовое количество осадков. Данные температурного режима в период цветения (1–30 апреля) показали колебания минимума температур от -1 °С до +10 °С, максимальные значения достигали от +9 °С до +27 °С, при этом средние значения температур составили от +5 °С до +19 °С. Сравнивая с данными со средними многолетними температурами, мы можем наблюдать похолодание с 18 апреля по 23 апреля, но при этом относительно теплыми начало и конец месяца (рис. 1).

Полученные данные фенологических наблюдений J. virginiana L., J. sabina L., J. communis L. в условиях Волгоградской области позволили установить, что сроки начала набухания почек в целом совпадают, с небольшими отклонениями в 1–2 дня, однако, распускание почек у J. sabina начинается раньше на 6 дней, также рост побегов продолжается до начала июля это наиболее длительный период среди других исследуемых видов. Период цветения у J. virginiana L. и J. sabina L. и продолжается от 7–11 дней и заканчивается 19–21 апреля, также стоит отметить, что период цветения совпал на относительно холодный период месяца (с 10–23 апреля), однако низкие температуры не повлияли на цветение растений. У J. communis период цветения наступает в более тёплый период месяца 22–30 апреля (табл. 1, рис. 1). Продолжительность роста побегов у J. virginiana L. составила 76 дней, у J. communis L. 60 дней и у J. sabina 92 дня.

Исследуя семенной материал можжевельника виргинского и казацкого урожая осени 2019 г., нами получены следующие данные, согласно которым метрические показатели семенного материала J. sabina выше, чем у J. virginiana (рис. 2, табл. 2, 3). Основными критериями количественной оценки семенного материала являлись длина, ширина, высота, ошибка среднего, коэффициент вариации и точность опыта.

Рис. 1. Температурный режим в период цветения (2019)

Таблица 1

Данные фенологических наблюдений J. virginiana L., J. sabina L., J. communis L.

Таблица 2

Метрические параметры семенного материала можжевельника виргинского (J. virginiana) (урожай ноябрь 2019 г.)

Таблица 3

Метрические параметры семенного материала можжевельника казацкого (J. sabina) (урожай ноябрь 2019 г.)

Установлено, что в 10 г шишкоягод J. virginiana в среднем 156 шишкоягод и 270 шт семян, выход чистых семян – 16 % от массы шишкоягод. В 10 г шишкоягод J. sabina в среднем 86 шишкоягод и 170 шт семян, выход чистых семян – 20 % от массы шишкоягод. Согласно литературным данным по J. communis (масса 1000 шт. которых составила 16 г) выяснили, что семена J. virginiana (10 г) меньше по массе семян J. communis практически в 1,5 раза; масса семян J. sabina (24 г) больше по массе семян J. communis в 1,5 раза и почти в 2,5 раза больше J. virginiana (рис. 2, табл. 4) [10–12].

Также стоит отметить, что распределение качественных показателей выявило закономерность, при которой отклонение в длине и ширине шишкоягод между J. virginiana и J. sabina составило до 20 %, но разница в массе шишкоягод могла достигать до 40 %. Это обусловлено выходом чистых семян от массы шишкоягод, так у J. virginiana этот показатель составляет 16 %, когда у J. sabina 20 %. Количество семян одинаковое у обоих представителей рода, однако частота встречаемости 2–3 семени выше у J. sabina, что и обуславливает высокий процент выхода чистых семян по сравнению с другим видом (рис. 2, табл. 4).

Многолетняя практика интродукции показывает, положительные оценки отношения растений жаркому и засушливому климату Волгоградской области (табл. 5). Наиболее перспективным видом по генеративным качествам является J. virginiana, т.к. имеет высокие оценки характера цветения и семеношения, однако существует практика черенкования J. sabina и J. communis тем самым компенсируется относительно низкий уровень семеношения (табл. 5).

Показатели доброкачественности семян у J. virginiana до 70 % в условиях каштановых почв Волгоградской области на достаточно высоком уровне по сравнению с показателей семян J. communis, где показатели доброкачественности колеблются в районе 25–45 %. При этом семеношение начинается с 6–7-летнего возраста [13, 14].

На базе Нижневолжской станции по селекции древесных пород провели исследования определения всхожести, скорости роста и развития семян можжевельников, используя методики семенного размножения, черенкования, выращивание отводками (стелющиеся формы), а также прививания. Так при семенном размножении J. virginiana имеет лучшие показатели скорости роста по сравнению с J. communis, J. sabina. Сеянцы в 1-й год вегетации – 0,1–0,12 м, во 2-й год – 0,2–0,25 м, 4-летние растения имеют высоту 0,65–0,8 м, а 5–6-летние растения – 1,30–1,7 м, 5–6-летние растения пригодны к высадке на постоянное место.

J. virginiana не востребован в городских посадках засушливого климата. Однако высокие показатели засухоустойчивости, уровня зимостойкости, гибкости вида по отношению к типам почв (также может расти на слабозасоленных почвах) позволили рекомендовать для озеленения городов западных районов. J. virginiana ценится многочисленными формами крон (узкая, широкая пирамидальная, округлая), которые нашли широкое применение в садоводстве (табл. 6).

Многолетние посадки видов рода Juniperus в г. Камышин продемонстрировали на практике относительную устойчивость к запыленности и загазованности воздуха урбанизированных территорий, притенению. J. virginiana универсальный вид в качестве объекта озеленительных посадок, растение хорошо сочетается как в групповых посадках так и в одиночных, прекрасно подходит в качестве зонирования пространства. J. communis и J. sabina схожи по применению в озеленительных посадках, однако жизненные формы вносят свою специфику. J. communis лучше смотрится в группах и одиночных посадках, J. sabina в группах нижнего яруса (табл. 7).

Таблица 4

Количественные показатели семян можжевельника виргинского (J. virginiana) и можжевельника казацкого (J. sabina)