Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТЬ ДЕРЕВЬЕВ РОДА POPULUS, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ОЗЕЛЕНЕНИИ ГОРОДОВ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

Рунова Е.М. 1 Аношкина Л.В. 1
1 ФГБОУ ВО «Братский государственный университет»
Работа посвящена изучению морозоустойчивости различных видов деревьев рода Populus в условиях резко континентального климата Восточной Сибири. Дана природно-климатическая характеристика г. Братска, проанализирован видовой состав городских насаждений. В качестве объектов исследования были взяты однолетние побеги деревьев: Pоpulus alba L., Populus alba L. × Populus Bolleana Lauche, Populus balsamifera L., произрастающих в насаждениях общего пользования г. Братска. Образцы собраны в декабре 2017 г. при температуре воздуха –6 °С. Зимостойкость оценивалась по методике М.М. Тюриной и Г.А. Гоголевой, оценка проводилась по I и II компонентам. Устойчивость к ранним морозам (I компонент) оценивалась в естественных условиях, после чего были сделаны поперечные срезы и определена степень повреждения вегетативных органов. Испытания на максимальную морозоустойчивость растений проводились при помощи моделирования низких температур в камере искусственного климата MKF-240. Отмечены повреждения перидермы, флоэмы, камбия, ксилемы, сердцевины. Выполнен анализ повреждений по длине побегов. Степень повреждений древесины оценена по пятибалльной шкале. В среднем промерзание вегетативных органов всех видов однолетних побегов рода Populus не превышают 2 баллов. После испытаний образцов по I компоненту зимостойкости, в большей степени повреждения отмечаются у Populus balsamifera L. – 0,59, после воздействия критических температур в лабораторных условиях – у Pоpulus alba L. – 1,31 балла. Степень повреждения вегетативных органов практически у всех видов Pоpulus уменьшается от перидермы к сердцевине. По результатам исследований сделаны выводы и предложены рекомендации по использованию Populus в озеленении г. Братска. Так как все три вида Populus обладают достаточно хорошей устойчивостью к воздействию низких температур: повреждения однолетних побегов не превышают 1,5 баллов, Pоpulus alba L. и Populus alba L.× Populus Bolleana Lauche предлагается использовать в городском озеленении.
морозоустойчивость
Pоpulus alba L.
Populus alba L.× Populus Bolleana Lauche
Populus balsamifera L.
однолетние побеги
вегетативные органы
1. Залывская О.С., Бабич Н.А. Зимостойкость и морозоустойчивость интродуцентов // Лесной вестник. 2014. № 1. С. 105–109.
2. Мартынов Л.Г. Ритм сезонного развития и зимостойкость европейских видов древесных растений в подзоне средней тайги Республики Коми // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2015. № 5. С. 155–159.
3. Strimbeck G.R., Schaberg P.G., Fossdal C.G., Schröde W.P., Kjellsen T.D. Extreme low temperature tolerance in woody plants. Frontiers in Plant Science. 2015. vol. 6. no. 884. P. 1–15.
4. Тюрина М.М., Гоголева Г.А. Ускоренная оценка зимостойкости плодовых и ягодных растений (методические рекомендации). М., 1978. 48 с.
5. Шепер Ц.А., Бабиченко В.Н. Климат Братска. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. 168 с.
Sheper Ts.A., Babichenko V.N. Climate of Bratsk. L.: Gidrometeoizdat, 1985. 168 р. (in Russian).
6. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2016 году». Иркутск: ООО «Мегапринт», 2017. 274 с.
7. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2017 году». Иркутск: ООО «Мегапринт», 2018. 279 с.
8. Коропачинский И.Ю., Встовская Т.Н. Древесные растения Азиатской России. Новосибирск: Изд-во СО РАН «Гео», 2012. 707 с.
9. Рунова Е.М., Аношкина Л.В. Populus balsamifera в озеленении Братска // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 4 (24). С. 141–143.
10. Бакулин В.Т., Банаев Е.В., Встовская Т.Н. Древесные растения для озеленения Новосибирска. Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2008. 303 с.

Облик города во многом зависит от степени его озеленения и разнообразия используемых при этом древесно-кустарниковых растений. Видовой состав растений, применяемых для озеленения городов севера Восточной Сибири, довольно беден, и ограничивается, прежде всего, способностью растений адаптироваться к условиям сурового резко континентального климата с продолжительными морозными зимами и коротким засушливым летом. Успешность использования интродуцентов в озеленении северных городов зависит от их генетически обусловленных особенностей: зимостойкости и морозоустойчивости. Под зимостойкостью понимают устойчивость растений к отрицательным температурам, а под морозоустойчивостью – способность переносить резкие понижения температуры ниже –25 °С [1]. В настоящее время достаточно подробно изучены вопросы зимостойкости и морозоустойчивости древесных растений, используемых в озеленении городов европейского севера, Урала, Западной Сибири [1–3]. Недостаточная устойчивость к воздействию низких температур может свидетельствовать в пользу несоответствия экологического потенциала растений их новым условиям существования. Таким образом, при подборе ассортимента растений, используемых в озеленении северных городов, особенно инорайонных, необходимо проведение исследований по их адаптации к длительному воздействию низких температур воздуха.

Целью настоящих исследований является изучение морозоустойчивости различных видов Populus в условиях резко континентального климата севера Иркутской области.

Материалы и методы исследования

В качестве объектов исследования были взяты однолетние побеги деревьев: Pоpulus alba L., Populus alba L.× Populus Bolleana Lauche, Populus balsamifera L., произрастающих в насаждениях общего пользования г. Братска. Образцы собраны в начале декабря 2017 г. при температуре воздуха –6 °С после ранних морозов (–22–24 °С) и наступившей затем оттепели. С каждого вида взято по 40 образцов. При срезании побегов учитывалась ориентация по сторонам света (собрано по 10 побегов с разных сторон света).

Зимостойкость оценивалась по методике М.М. Тюриной и Г.А. Гоголевой: I компонент – устойчивость вида к ранним морозам; II – максимальная морозоустойчивость в закаленном состоянии; III – способность сохранять высокую устойчивость к морозам в период оттепели; IV компонент – способность восстанавливать морозостойкость при повторной закалке после оттепелей [4]. Оценка проводилась по I и II компонентам.

Устойчивость к ранним морозам (I компонент) оценивалась в естественных условиях. Побеги хранились в течение 5 дней при температуре –5(–6) °С, после чего были сделаны поперечные срезы: в начале, середине и конце побегов – и определена степень повреждения вегетативных органов. Затем были проведены испытания на максимальную морозоустойчивость растений при помощи моделирования низких температур в камере искусственного климата MKF-240. На начальном этапе образцы проходили закалку при температуре –10 °С в течение 24 ч, после чего на 24 ч температура снижалась до –20 °С, далее, на 24 ч температура снижалась до –30 °С, завершающим этапом являлось воздействие температуры –40 °С в течение 18 ч. Скорость снижения температуры в климатической камере была приближена к амплитуде изменения среднесуточных температур при резко континентальном климате. Так, например, в Братске она достигает 20–30 °С. После медленного оттаивания образцов были сделаны поперечные срезы и определены повреждения побегов в закалённом состоянии по II компоненту.

Степень повреждения различных зон: перидермы, флоэмы, камбия, ксилемы, сердцевины оценивалась при помощи микроскопа Микмед-5. Полученные срезы фиксировались с помощью цифровой фотокамеры и выводились на монитор компьютера. Площади повреждённых участков древесины вычислялись при помощи программы AutoCAD. Степень повреждений оценивалась по пятибалльной шкале: 0 баллов – повреждения отсутствуют; 1 балл – 20 % повреждений; 2 балла – 40 %; 3 балла – 60 %; 4 балла – 80 %; 5 баллов – 100 % повреждений (ткани погибли) [4]. Статистическая обработка результатов исследования проводилась с использованием программы Excel.

Результаты исследования и их обсуждение

Согласно районированию территории РФ по природно-климатическим условиям г. Братск относится к 1В климатическому району. Климат региона резко континентальный, характеризующийся большими колебаниями годовой и суточной температур, высокой солнечной радиацией и неравномерным годовым распределением осадков. В целом за год наблюдается 147 дней с отрицательной температурой, 149 – с положительной и 69 – с положительными дневными и отрицательными ночными температурами. Продолжительность безморозного периода в среднем составляет 114 дней, средняя продолжительность вегетационного периода – 136 дней [5]. Несмотря на тенденцию повышения температуры воздуха последних лет: так, например, в 2016 г. в Иркутской области среднегодовая температура превысила многолетние значения на 1–2 °С, в 2017 г. – на 1–3 °С, в середине зимы отмечаются длительные периоды понижения температуры воздуха до –40 °С и ниже. В 2016 г. этот период составил 10 дней, в 2017 г. – 16 дней [6, 7].

В городских насаждениях Братска присутствуют как представители местной флоры: сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.), берёза повислая (Вetula pendula Roth) и берёза пушистая (Betula pubescens Ehrh), лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb), рябина сибирская (Sorbus sibirica Hedl), так и растения-интродуценты: в основном – это тополь бальзамический (Populus balsamifera L.) и акация жёлтая (карагана) (Сaragana arborescerns Lam.), в незначительных количествах присутствуют некоторые другие виды. На долю представителя североамериканской флоры – Populus balsamifera L. приходится 67 % всех городских насаждений.

В России и сопредельных государствах (в пределах бывшего СССР) произрастает 34 вида и 8 гибридов рода Populus, в азиатской части России распространены 11 видов [8]. Род Populus отличается быстротой роста, газоустойчивостью, способностью произрастать на малоплодородных уплотненных почвах. Все эти качества делают его незаменимым в условиях повышенных антропогенных нагрузок и техногенного загрязнения промышленных городов сибирского региона.

В озеленении городов наиболее распространен тополь бальзамический. В г. Братске большинство деревьев Populus balsamifera L. высаживалось в период массового строительства города – в 1960–1970 гг., и, в настоящее время они имеют критический возраст – 40–50 лет, так как в городских условиях продолжительность жизни древесных растений значительно снижается (в естественных условиях тополь растет 80–90 лет) [9]. Кроме Populus balsamifera L. из рода Populus на территории г. Братска единично встречаются: тополь белый или серебристый (Pоpulus alba L.) и тополь сибирский серебристый, имеющий пирамидальную форму, полученный в результате скрещивания тополя белого и тополя Болле (Populus alba L. × Populus Bolleana Lauche).

Pоpulus alba L. введен в озеленение во многих городах Сибири (Новосибирске, Красноярске, Абакане) и др. Везде устойчив и плодоносит, только в Иркутске на открытых местах отмечаются повреждения однолетних побегов [8].

Гибрид тополя Populus alba L. × Populus Bolleana Lauche. выведен в 1980 г. в центральном ботаническом саду г. Новосибирска методом гибридизации тополя белого с тополем Болле (Populus alba L.× Populus Bolleana Lauche). По ритму сезонного развития он близок к тополю белому. Зимостоек, лишь в очень суровые зимы повреждаются концы однолетних побегов [10].

При исследовании морозоустойчивости деревьев рода Populus сделаны поперечные срезы однолетних побегов, наиболее характерные из них представлены в табл. 1.

После испытания образцов побегов в естественных условиях по I компоненту зимостойкости у всех трех видов Populus отмечены повреждения перидермы: у Pоpulus alba L. в среднем – 13,3 %, у Populus balsamifera L. – 23,4 %, у Populus alba L. × Populus Bolleana Lauche – 24,2 %. Флоэма в большей степени повреждена у Populus balsamifera L. – 21,4 %, в сравнении с Pоpulus alba L. – 5,2 % и Populus alba L.× Populus Bolleana Lauche – 6,9 %. Повреждения остальных вегетативных органов составляют от 0,2 до 8 % (рис. 1, а).

Если проследить наличие повреждений по длине однолетнего побега, можно отметить, что у Populus balsamifera L. прослеживается линейная зависимость – меньше всего поврежденных тканей наблюдается в начале побегов – 2,4 %, больше всего обмерзают концы побегов – 21,2 %. У Populus alba L.× Populus Bolleana Lauche в начале и середине побегов обмерзание варьирует от 0,8 до 3,5 %, а в конце значительно увеличивается – 16,9 %. Совершенно другая картина наблюдается у Pоpulus alba L. – обмерзание побегов происходит более равномерно по всей длине от 1,6 до 8,5 % (рис. 1, б).

Моделирование низких температур в лабораторных условиях вызвало повреждения перидермы у Pоpulus alba L. меньше, чем у других видов Pоpulus – 32,7 %, в сравнении с Populus balsamifera L. – 51,2 % и Populus alba L. × Populus Bolleana Lauche. – 57,8 %, но начиная с камбиального слоя наблюдается обратная картина: камбий, ксилема и сердцевина однолетних побегов Pоpulus alba L. повреждены в значительно большей степени, чем Populus balsamifera L. и Populus alba L.× Populus Bolleana Lauche. (рис. 2, а). Другую зависимость по сравнению с испытанием по I компоненту можно отметить, если проследить наличие повреждений по длине побегов: у Pоpulus alba L. В начале и середине побегов отмечаются минимальные повреждения: 5,9 и 8,3 % соответственно, а в конце побегов – максимальные значения повреждений – 63,3 %, в то время как у других видов Pоpulus обмерзание побегов по длине происходит более плавно (рис. 2, б).

Таблица 1

Поперечные срезы однолетних побегов Populus

Вид

Populus

После испытаний по I компоненту

После испытаний по II компоненту

Начало побега

Середина побега

Конец побега

Начало побега

Середина побега

Конец побега

Populus balsamifera L.

Tr1.tif

Tr2.tif

Tr3.tif

Tr4.tif

Tr5.tif

Tr6.tif

Pоpulus alba L.

Tr7.tif

Tr8.tif

Tr9.tif

Tr10.tif

Tr11.tif

Tr12.tif

Populus alba L. × Populus Bolleana Lauche

Tr13.tif

Tr14.tif

Tr15.tif

Tr16.tif

Tr17.tif

Tr18.tif

 

run1a.tif run1b.wmf

а) б)

Рис. 1. Обмерзание однолетних побегов древесных растений рода Pоpulus после испытания по I компоненту: а) сравнение повреждений вегетативных органов; б) сравнение повреждений по длине побега

run2a.wmf run2b.wmf

а) б)

Рис. 2. Обмерзание однолетних побегов древесных растений рода Pоpulus после испытания по II компоненту: а) сравнение повреждений вегетативных органов; б) сравнение повреждений по длине побега

Таблица 2

Оценка морозоустойчивости Populus в баллах

Наименование зоны среза

после I компонента

после II компонента

Populus balsamifera L.

Pоpulus alba L.

Populus alba L.× Populus Bolleana Lauche

Populus balsamifera L.

Pоpulus alba L.

Populus alba L.× Populus Bolleana Lauche

Перидерма

1,21

0,67

1,17

2,56

1,64

2,89

Флоэма

1,07

0,35

0,35

1,33

1,62

1,78

Камбий

0,40

0,04

0,18

0,23

1,14

0,63

Ксилема

0,08

0,06

0,06

0,15

1,10

0,43

Сердцевина

0,17

0,03

0,00

0,22

1,06

0,42

Средний балл

0,59

0,23

0,35

0,90

1,31

1,23

 

Далее, степень повреждений побегов оценивалась по пятибалльной шкале [4] (табл. 2).

В среднем промерзание вегетативных органов всех видов однолетних побегов рода Populus не превышает 2 баллов. После испытаний образцов по I компоненту зимостойкости в естественных условиях в большей степени повреждения отмечаются у Populus balsamifera L. – 0,59, после воздействия критических температур в лабораторных условиях – у Pоpulus alba L. – 1,31 балла. Степень повреждения вегетативных органов практически всех видов Pоpulus уменьшается от перидермы к сердцевине, только у Populus balsamifera L. в большей степени повреждена сердцевина, чем ксилема, после испытания по I и II компонентам зимостойкости. У Pоpulus alba L. при испытании по I компоненту повреждения ксилемы незначительно превышают повреждения камбия.

Заключение

Как показали проведенные исследования, все три вида Pоpulus после первых морозов в ноябре – начале декабря имеют повреждения, не превышающие 1 балла. Чаще всего у испытуемых побегов наблюдается отслоение коры, другие вегетативные органы повреждены незначительно. Более устойчивым к ранним морозам оказался вид Pоpulus alba L. – 0,23 балла; менее устойчивым – Populus balsamifera L. – 0,59 балла.

Стрессовые воздействия низких температур при испытании по II компоненту зимостойкости лучше других выдержал Populus balsamifera L. – 0,90 балла, в большей степени поврежденным оказался Pоpulus alba L. – 1,31 балла.

Что касается распределения повреждений по длине побега, можно отметить, что больше повреждаются концы побегов, но у различных видов Populus этот процесс происходит по-разному: при испытании по I компоненту у Pоpulus alba L. наблюдается более плавное обмерзание по всей длине побега, а при воздействии температуры –40 °С у данного вида количество повреждений резко увеличивается на концах побегов.

В целом все три вида Populus, произрастающие в зеленых насаждениях г. Братска, обладают достаточно хорошей устойчивостью к воздействию низких температур сибирской зимы: повреждения однолетних побегов не превышают 1,5 баллов. Следует отметить, что продолжительность жизни тополя белого и гибрида (тополя сибирского серебристого) превышает сроки жизни тополя бальзамического, что особенно важно в условиях городской среды. С учетом достаточно высокой морозостойкости тополя белого и сибирского серебристого, а также учитывая то, что тополь бальзамический находится в критическом состоянии по возрасту и санитарному состоянию, можно рекомендовать постепенную замену тополя бальзамического на посадки тополя белого и тополя сибирского серебристого.


Библиографическая ссылка

Рунова Е.М., Аношкина Л.В. МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТЬ ДЕРЕВЬЕВ РОДА POPULUS, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ОЗЕЛЕНЕНИИ ГОРОДОВ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ // Успехи современного естествознания. – 2018. – № 11-1. – С. 66-71;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=36907 (дата обращения: 08.05.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074