Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

В Волгоградской области осуществляется пилотный проект по восстановлению лесных насаждений, созданных по «Сталинскому плану преобразования природы» в 1948-1953 годах. Пять из семи государственных полос тогда было создано в Волгоградской области. В настоящее время сохранность деревьев в них составляет 30-40 %. В условиях глобального потепления и аридизации климата области необходимо восстановить государственные полосы на площади 21,2 тыс. га и создать новые. Лесистость Волгоградской области в настоящее время составляет 4,1 %, тогда как в целом по России 46 %. В перспективе лесистость области планируется увеличить до 6-8 %, что позволит смягчить последствия глобального потепления, снизить эрозию почв, улучшить условия для земледелия. За два ближайших года в рамках нацпроекта «Экология» планируется восстановить не менее 4,5 тыс. га лесных насаждений. В настоящее время работы по лесовосстановлению в области ведутся только на землях лесного фонда [1; 2]. Преобладающей породой, составляющей до 60 % общей площади посадок, является робиния псевдоакация (Robínia pseudoacácia l.). Доля дуба (Quercus robur l.) составляет всего около 10 % [1]. В ходе реализации проекта ее планируется увеличить до 40 %, внеся соответствующие изменения в «Лесной план» Волгоградской области. Уже в этом году планируется заготовить 12,5 тонн желудей. При этом задачи по заготовке семенного материала ставятся лесничествам без учета фенологической формы, что является неправильным, так как при проектировании и создании новых насаждений фенологическую форму нужно обязательно учитывать [3].

Выращивание лесных насаждений из желудей различных форм без учета экологической принадлежности и формового разнообразия материнских растений нередко является причиной совместного произрастания различных фенологических форм, в значительной мере отличающихся по биологическим и лесоводственным свойствам [4].

В защитных лесных насаждениях одним из факторов, определяющих эффективность главной породы, является не только ее высота, но и плотность кроны, густота и продолжительность периода облиствения, что в немалой степени связано с воздействием на растение заморозков, вредителей и болезней [4; 5].

Цель исследования: изучить биологию форм дуба черешчатого в крайне засушливых условиях региона, что важно для проведения семеноводческой работы с целью повышения устойчивости защитных лесных насаждений, и определить возможные перспективы использования рано- и позднораспускающихся форм дуба при защитном лесоразведении в Волгоградской области.

Материалы и методы исследования

Изучение особенностей роста и прохождения фенофаз разных форм дуба проводилось вблизи г. Камышина на участке гослесополосы Волгоград – Камышин в гнездовых посевах 1952 г. на светло-каштановой выщелоченной почве при размещении гнезд 5×3 м и в культурах дуба, заложенных в 1953 году на «Нижневолжской станции по селекции древесных пород ВНИАЛМИ» в городе Камышине посевом желудей строчно-луночным способом 1,5×0,7 м на каштановой выщелоченной почве.

Фенологические формы в гослесополосе выделены 4 мая 2009 г. в период распускания листьев у поздних дубов, ранораспускающиеся имели полное облиствение. На пробной площади 0,08 га из 96 деревьев дуба выделено 56 позднораспускающихся экземпляров и 40 ранораспускающихся. Феноформы по площади размещены стохастично. Фенологические наблюдения проводились по методике Н.Е. Булыгина [6]. Оценку таксационных показателей проводили по общепринятым в селекции методикам [5].

Результаты исследования и их обсуждение

Фенологическими наблюдениями за фазами развития в 2010 и в 2011 гг. был выявлен существенный сдвиг в сроках прохождення фенофаз у разных форм, который в весенний период не является постоянным, так как зависит от сложившихся погодных условий. В 2010 г. он составил 21 день, а в 2011 – 16, что связано с более интенсивным нарастанием положительных температур после распускания ранних деревьев дуба в 2011 г.

Такая же закономерность отмечалась и в культурах «Нижневолжской станции по селекции древесных пород ВНИАЛМИ» в 2010-2012 гг., когда разница в сроках распускания между формами составляла ежегодно от 11 до 16 дней. Анализ погодных условий с момента набухания почек раннего дуба до распускания позднего показал, что для распускания последних необходима в 2 раза большая сумма эффективных температур (> 10 °С), которая является универсальным критерием оценки сезонного развития растений (табл. 1).

Вегетационный период у ранних и поздних дубков также колеблется по годам, причем разница, обычно равна интервалу между их распусканием в весенний период. Заканчивают вегетацию они всегда одновременно.

В результате наблюдений отмечено, что период роста у дубов поздней формы был на 6-9 дней меньше, чем у ранней формы. Таким образом, рост побегов у ранней формы протекает в более благоприятный по влажности воздуха и почвы период (табл. 2).

Таблица 1

Сумма эффективных температур (> 10 °С) при весеннем распускании разных форм дуба

Таблица 2

Линейный рост побегов у различных фенологических форм дуба

x – средний прирост, см; S – среднеквадратичное отклонение, см; V – коэффициент вариации, %.

Таблица 3

Таксационные показатели разных фенологических форм в 60-летнем возрасте

x – средняя величина высоты деревьев, м, и средняя величина диаметра ствола, см; S – среднеквадратичное отклонение, м (см); V – коэффициент вариации, %.

Длинный период роста у дубов ранней формы можно обосновать тем, что он приходится на ранневесенний период, климатические условия которого являются наиболее оптимальными по температуре, влажности воздуха. Прирост дубов поздней формы происходит в более сложных метеорологических условиях, выше температура и меньше относительная влажность воздуха. Данное преимущество ранораспускающейся формы реализуется в виде большей величины годичного прироста.

В засушливый период разница между сезонными приростами дубов разной формы становится особенно заметна. Ранняя форма здесь имеет определенное преимущество.

Различия в цикле развития приводят к определенной разнице таксационных показателей (табл. 3).

По данным таблицы можно отметить, что ранние дубки превосходят поздние по высоте и диаметру. Преимущество в росте отмечалось разными исследователями до 20 лет [5; 6]. К сожалению, в гослесополосе к возрасту 60 лет от первоначально высаженных сохранилось всего около 40 %, остальные элиминировались под воздействием тяжелых почвенно-климатических условий, у 10 % оставшихся отмечается суховершинность. Исследователями сообщалось [4; 5], что при совместном произрастании в биогруппах дубов поздней и ранней формы поздняя форма испытывала световое угнетение. Наиболее высокорослые растения у ранних дубков в гослесополосе достигают 10,5, поздние – 9,3 м. Однако деревья позднораспускающейся формы, как правило, отличаются более узкой, компактной кроной и лучшей очищенностью стволов. Масса листьев на среднем модельном дереве позднего дуба в переводе на сухое вещество составила 1,4, а раннего – 2,6 кг.

Анализируя рост по высоте и диаметру модельных деревьев разных феноформ в гослесополосе, можно убедиться, что позднораспускающаяся форма по сравнению с ранней более резко снижает прирост после засушливых лет, что, видимо, характеризует ее недостаточную засухоустойчивость.

Степень засухоустойчивости растений зависит от их физиолого-биохимических особенностей. Физиологические исследования, проводимые на модельных деревьях разных феноформ в гослесополосе и у их потомства в вегетационных сосудах, позволили получить дополнительные сведения по их засухоустойчивости.

Исследования 2010-2012 гг. показали, что в период с достаточной водообеспеченностью повышенной водоудерживающей способностью обладает поздняя форма, а в засушливый – ранняя. Подобная закономерность наблюдалась и в вегетационном опыте при создании искусственной засухи. Большая водоудерживающая способность ранней формы в условиях недостатка влаги свидетельствует о лучшей ее сопротивляемости обезвоживанию тканей и более высокой способности приспособления к данным условиям.

Моделирование искусственной засухи в вегетационных сосудах показало, что при искусственной засухе значительное снижение транспирации наблюдалось у обеих форм. При повышении влажности почвы она повышалась, однако даже в этих условиях ранняя форма дуба расходовала влагу более экономно.

При нехватке влаги в почве оводненность тканей выше у ранораспускаюшейся формы дуба на 5 % (табл. 4).

Путем снижения интенсивности транспирации и повышения оводненности тканей растения приспосабливаются к условиям засухи.

Таким образом, исследования водного режима раннего и позднего дуба показывают, что первый обладает повышенной способностью удерживать влагу, а также медленнее ее теряет.

Наблюдения за степенью повреждения дубков разных фенологических форм весенними заморозками и листогрызущими вредителями проводились в культурах дуба на территории «Нижневолжской станции по селекции древесных пород ВНИАЛМИ» в 2010-2012 гг. За этот период наблюдалось 2 поздних весенних заморозка: 3 мая 2010 г. (-3 °С) и 21 мая 2012 г. -2 °С). От первого пострадали 28 % ранораспускающихся растений, в первую очередь запоздавших с началом вегетации и находившихся в фазе распускания почек, и 16 % позднораспускающихся. У каждого из поврежденных ранних дубков было обморожено от 5 до 10 % листьев и единично пострадали верхушечные и боковые побеги. У поздних же наблюдалось подмерзание только молодых листочков. Заморозок 21 мая 2012 г., совпал с массовым распусканием листьев у позднего дуба, поэтому у 15 % деревьев были поражены листья и у единичных экземпляров верхушечные и боковые побеги. У ранних, которые находились в это время в состоянии полного облиствения, пострадали лишь отдельные, запоздавшие с началом распускания растения.

Из листогрызущих вредителей наибольшее распространение имели дубовая листовертка, непарный шелкопряд и орехотворка яблоковидная, единично встречалась златогузка.

По нашим наблюдениям, листоверткой ежегодно, в различной степени, повреждалось 22-34 % дубков ранней и 16-32 % поздней формы. За 3 года непарный шелкопряд как на ранних, так и поздних дубках встречался сравнительно в небольшом количестве.

Таким образом, дубки разных фенологических форм в равной степени подвергались воздействию низких температур и энтомовредителей.

В экстремальных условиях, под действием быстро нарастающих температур у дубков крайних феноформ проявляется тенденция к сокращению интервала между фазами роста, в том числе и при распускании листьев, что, видимо, и явилось причиной их одинаковой подверженности влиянию этих отрицательных факторов.

В литературе имеются данные о разном характере плодоношения рано- и позднораспускающихся форм, связанном с их фенологией [6; 7].

В насаждениях Нижневолжской станции по селекции древесных пород ВНИАЛМИ первое плодоношение у ранней формы отмечено в 8 лет, у поздней в 11. Цветение у дубков ранней феноформы протекало более стабильно, чем у поздних, которые в отдельные годы совершенно не цвели.

Визуальные фенологические наблюдения за распусканием дуба в байрачных и пойменных насаждениях в весенний период 2001-2005 гг. показали, что расхождение сроков распускания у разных особей в пределах каждого насаждения не превышало 5-6 дней. Причем сравнительно позднее распускание отдельных особей, как правило, объясняется их ослабленным состоянием или недостаточной освещенностью.

Такая довольно выраженная синхронность в прохождении фенофаз у дуба в условиях сухой степи, видимо, объясняется жесткими, экстремальными климатическими условиями этой зоны, способствующими довольно быстрому и стабильному прохождению фаз роста и развития у всех растений в естественных популяциях. Этой особенностью, вероятно, и объясняется отсутствие в естественных дубравах на юго-восточной границе ареала фенологических форм. Поэтому при использовании в семеноводческой работе генофонда из местных естественных популяций нет основания для разграничения маточных деревьев по фенологическим формам, как это принято для большинства районов России [5; 7], и опасения несовместимости в сроках цветения растений на будущих семенных плантациях.

Выводы

1. Ранняя форма дуба в условиях Волгоградской области имеет преимущество перед поздней по величине годичного прироста, так как процесс прироста протекает в оптимальный по климатическим показателям весенний период.

2. После засушливых лет ранняя форма быстрее восстанавливает приросты, что позволяет получить в итоге более высокие таксационные показатели.

3. У ранней формы лучше складывается водный режим, она более экономно расходует влагу в неблагоприятный засушливый период.

4. Проведенные исследования позволяют предположить, что в условиях Волгоградской области ранняя форма обладает рядом преимуществ перед поздней.

5. При создании лесосеменных плантаций дуба в условиях Волгоградской области нет необходимости разделять потомство ранней и поздней формы, так как в условиях региона отличия между ними становятся минимальными.