АССОРТИМЕНТ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ ДЛЯ ОЗЕЛЕНЕНИЯ И ЗАЩИТНОГО ЛЕСОРАЗВЕДЕНИЯ ГОРОДОВ И СЕЛ ЧУЙСКОЙ ДОЛИНЫ

ASSORTMENT WOODY PLANTS FOR LANDSCAPING AND PROTECTIVE AFFORESTATION OF CITIES AND VILLAGES OF CHUI VALLEY

Medet Akhmatov

candidate of Science, Director of the Botanical Botanical Garden

of the National Academy of Sciences named E.Z. Gareev,

Kyrgyzstan, Bishkek

АННОТАЦИЯ

В работе преследовалась цель – проведение эколого-физиологических исследований особенностей водообмена древесных растений, интродуцированных в Чуйской долине и использование этих данных для научно обоснованного отбора наиболее перспективных из них для использования в озеленении и защитном лесоразведении. Аридный климатический режим Чуйской долины, маломощные галечниковые почвы и условия орошения района исследований предъявляют особые требования к интродуцированным древесным растениям со стороны засухоустойчивости. Поэтому, важно установить водоудерживающую способность, предел обезвоживания листьев и водный дефицит, как критерии засухоустойчивости того или иного вида древесных растений. Проведен научно-обоснованный отбор ассортимента древесных растений для озеленения и защитного лесоразведения городов и сел Чуйской долины.

ABSTRACT

In the aim was – conducting ecological and physiological studies of water exchange characteristics of woody plants, introduced in the Chui valley and the use of these data for a science-based selection of the most promising of them for use in landscaping and protective afforestation. Arid climatic conditions of Chu valley, thin gravel and soil conditions of irrigation research area are special requirements to introduced woody plants from drought. Therefore, it is important to set the water-holding capacity, limit dehydration of leaves and water scarcity, as the criteria for drought tolerance of a species of woody plants. Spend an evidence-based selection of the range of woody plants for landscaping and protective afforestation of cities and villages in Chui valley.

Ключевые слова: водообмен, озеленение, защитное лесоразведение.

Keywords: water exchange, landscaping, protective afforestation.

В настоящее время нерациональное использование природных ресурсов, порою необдуманное хозяйствование поставили нас перед фактом прогрессирующего ухудшения окружающей среды. В связи с этим, разработка научных основ оптимизации и охраны окружающей среды стала одной из первоочередных задач современной биологической науки. Одним из условий улучшения окружающей среды является озеленение и защитное лесоразведение. Зеленые насаждения обогащают воздух кислородом, поглощают углекислый газ, улучшают микроклимат, очищают воздух от пыли и вредных газов, играют важную защитную и водорегулирующую роль, одним словом являются «биологическим фильтром», «зелеными легкими», способствующими созданию благоприятных условий для жизни, работы, отдыха людей. В последние годы внимание многих исследований направлено на возможное влияние глобальных и климатических изменений на экосистемы, что может негативно сказаться на жизнедеятельности растений. Засухоустойчивость растений рассматривается в качестве одного из важнейших эколого-биологических свойств, составляющих адаптационную характеристику вида. В связи с сухостью и аридностью климата Кыргызстана изучение вопросов водообмена древесных растений приобретают особый интерес.

В ряде регионов европейского центра и юго-востока, подверженных аридным явлениям, также актуальна подобная проблематика (городские насаждения в целом ослаблены и нуждаются в обновлении и реконструкции) и выполняются подобные исследования [6; 7; 9].

 Одной из причин гибели и повреждаемости искусственных насаждений следует считать недостаточную обоснованность используемого ассортимента древесных пород и слабую изученность их биологических свойств и, прежде всего, характера адаптации на разных этапах роста и развития к новым условиям произрастания. Для создания долговечных зеленых насаждений большое значение имеет интродукция и акклиматизация древесных растений, отличающихся устойчивостью к почвенно-климатическим условиям конкретного региона.

Интродукция и акклиматизация растений является сложной комплексной научной проблемой, в которой имеются и эколого-физиологические аспекты. Существенным фактором при интродукции растений является обеспеченность их водой. Недостаток влаги приводит к нарушению многих метаболических процессов в растениях. На основе эколого-физиологических исследований важно выявить наиболее приспособленные и засухоустойчивые виды древесных растений с широкими адаптационными возможностями. Для этого необходимо изучение особенностей водообмена интродуцентов, с целью продвижения их в городские условия и использования в защитном лесоразведении.

Выявление перспективных интродуцированных древесных растений для внедрения в озеленение и защитное лесоразведение представляет большой научно-практический интерес.

Материалы и методы исследований.

Объектами исследования являлись лиственные древесные растения двух жизненных форм, интродуцированных в Ботаническом саду Национальной Академии наук Кыргызской Республики: 15 видов деревьев и 16 видов кустарников.

При подборе объектов исследований учитывались видовое разнообразие коллекции деревьев, кустарников и лиан Ботанического сада НАН КР, степень использования их в озеленении и в защитном лесоразведении, декоративность и другие свойства. С целью определения годов введения в культуру использованы архивные материалы Ботанического сада НАН КР (отчеты лаборатории древесных и кустарниковых растений и лаборатории научных основ озеленения). Для описания интродуцентов приводятся данные литературных источников и собственных наблюдений за периодами начала облиствления и листопада, цветения и плодоношения, высоты и диаметра ствола.

Для проведения исследований особенностей водообмена древесных растений изучался ряд показателей: интенсивность транспирации с помощью полевых транспирометров [11], оводненность листьев и корней устанавливалась высушиванием в сушильном шкафу взятых образцов до постоянного веса при температуре +105С, устойчивость листьев к обезвоживанию определялась по Ю.Л. Цельникер [10] и Г.Н. Еремееву [5] в модификации К.А. Ахматова [3], водоудерживающая способность листьев по А.А. Ничипоровичу [8] и Ю.Л. Цельникер [10] в модификации К.А. Ахматова [1; 2], реальный и сублетальный водные дефициты методом Л.А. Шпота [11] и анатомо-морфологическая характеристика устьиц по методу В.А. Давыдова [4] с помощью светового микроскопа “Ienoval” (Carl Zeiss Iena).

Результаты исследования.

В течение вегетации содержание воды в листьях древесных растений снижается, что связано со старением листьев. Наибольшей оводненностью характеризуются листья Juglans regia. Низкое ее содержание отмечено в листьях Sorbus intermedia, Quercus imbricaria, Acer saccharinum, Crataegus altaica, Chaenomeles japonica, Spiraea losiocarpa, Cornus sanguinea и Spiraea vangouttei. Для остальных изученных видов насыщенность листьев водой - между этими двумя группами. Строгой зависимости между устойчивостью древесных растений и оводненностью листьев не наблюдается. Оводненность корней в течение вегетации может, как увеличиваться, так и уменьшаться. Это связано как с влажностью почвы (периодичностью полива), так и с ее температурой. У древесных растений с глубокой корневой системой изменения в оводненности корней незначительны, а с поверхностной довольно существенны. Разброс в содержании воды значительный.

Для большинства видов древесных растений характерно снижение водоудерживающей способности листьев, что связано в основном с их старением. Однако, некоторые виды древесных растений способны в течение вегетации удерживать воду с одинаковой силой, не зависимо от возраста листьев. Исследуемые древесные растения можно разделить на высоко, средне и слабоводоудерживающие. Высокая водоудерживающая способность – у Juglans regia, Aesculus hippocastanum, Quercus imbricaria, Cerсis canadensis, Sorbus intermedia, Carpinus betulus, Forsythia suspensa, Cotinus coggygria, Euonymus maackii, Ligustrum vulgare, Rhus typhina и Syringa amurensis. Слабоводоудерживающие – Populus pyramidalis, Crataegus altaica, Caragana boisii, Symphoricarpus albus, Philadelphus lewisii, Cheonomeles japonica и Spiraea losiocarpa. Остальные изученные виды можно отнести к средневодоудерживающим.

Длительное завядание (32–38 ч) выдерживают листья Forsythia suspensa. Многочасовую устойчивость к обезвоживанию также показали Euonymus maackii, Ligustrum vulgare, Syringa amurensis, Cotinus coggygria и Viburnum lantana (14–26 ч). У Rhus typhina, Elaeagnus angustifolia, Spiraea vanhouttei, Acer platanoides, Aesculus hippocastanum и Ulmus pinnato-ramosa порговой уровень обевоживания равен 6–14 часам. Для Spiraea losiocarpa, Cheonomeles japonica, Populus pyramidalis и Crataegus altaica характерна очень низкая устойчивость листьев к обезвоживанию. У остальных 6 видов завядание наступает через 4–6 часов.

Кривые интенсивности транспирации древесных растений в течение дня различаются своими тенденциями. Для всех изученных нами видов деревьев и лиан отмечено снижение интенсивности транспирации, что является характерной физиологической реакцией их в ясные дни. У видов со смещением ее пика на утренние часы в течение дня – показатель напряженности водообмена и недостатка воды в почве в эти дни. Стабильный и одновершинный дневной ход транспирации с максимумом в полуденные часы, а также снижение ее с последующим вечерним повышением – показатель более благоприятного водообмена этих видов древесных растений. Двухвершинные кривые интенсивности транспирации, отмеченные в отдельные дни у двух изученных нами видов деревьев Sorbus intermedia и Ulmus pinnato-ramosa, а также кустарников Syringa amurensis, Cotinus coggygria, Cheonomeles japonica, Рhiladelphus lewisii и Symphoricarpus albus свидетельствуют о наступлении полуденного водного дефицита

Листья всех растений гипостоматического типа (устьица на нижней стороне листьев), и только у Populus pyramidalis амфистоматического (устьица на нижней и верхней стороне листьев). Количество устьиц на 1 мм2поверхности листа варьирует от 65 до 450. Общая площадь устьичных щелей, покрывающих поверхность листа, зависит как от количества устьиц, так и от площади устьчной щели. Наибольшее количество воды транспирируют листья Populus pyramidalis, которые характеризуются амфистоматическим типом. Виды, как с большим, так и малым количеством, и площадью устьиц, размерами и пощадью устьичных щелей могут иметь как высокие, так низкие значения интенсивности транспирации. Видимо, основным, определяющим уровень транспирации, является функциональное состояние устьиц, степень их отверстности.

Как засухоустойчивые, способные к жизнедеятельности в условиях недостатка воды древесные растения рекомендуем для озеленения населенных пунктов Кыргызстана интродуцированные в Чуйской долине кустарники – Euonymus maackii, Ligustrum vulgare, Cotinus coggygria, Syringa amurensis, Elaeagnus angustifolia, Rhus typhina, Berberis oblonga, Forsythia suspensa и деревья – Ulmus pinnato-ramosa, Quercus robur, Quercus imbricaria и Aesculus hippocastanum. В то же время, некоторые древесно-кустарниковые растения хотя и недостаточно засухоустойчивы, но имеют другие положительные свойства. К примеру, широкое распространение получили тополя, характеризующиеся климато-регулирующими и пылеулавливающими свойствами, быстрым ростом и несложным размножением. Это прилежный городской санитар, чемпион среди деревьев по очистке воздуха от углекислого газа, пыли и сажи. Он хорошо освежает и увлажняет воздух. Так, по нашим данным один Populus pyramidalis за день может транспирировать более 2000 кг воды. Тополиная листва активно выделяет фитонциды, озонирует воздух ароматным эфирным маслом. Конечно, нельзя не упомянуть и другие древесно-кустарниковые породы известные своими декоративными свойствами. Это, Cerсis canadensis, Acer saccharinum, Acer pseudoplatanus, Padus racemosa, Betula procurva, Symphoricarpus albus, Philadelphus lewisii, Cheonomeles japonica, Spiraea losiocarpa и Spiraea vanhouttei. Однако, их необходимо высаживать в местах с достаточным, обильным водообеспечением. Имеются древесно-кустарниковые растения со средней засухоустойчивостью, которые могут произрастать в условиях с частичными перебоями в поливной воде, т. е. на участках со средним водообеспечением. К ним относятся – Acer platanoides, Viburnum lantana, Juglans regia, Carpinus betulus, Sorbus intermedia, Caragana boisi, Cornus sanguinea и Crataegus altaica.

Полученные нами данные позволяют рекомендовать для защитного лесоразведения на засушливых территориях следующий ассортимент древесно-кустарниковых растений: Rhus typhina, Cotinus coggygria, Berberis oblonga, Caragana boisii, Forsythia suspensa, Elaeagnus angustifolia, Ulmus pinnato-ramosa, Quercus robur и Quercus imbricaria. Euonymus maacki, хотя и засухоустойчивый кустарник, но не способен к произрастанию выше 100 м.

Использование полевых транспирометров является достаточно эффективным и простым методом научно обоснованного отбора древесных растений при помощи снятия дневной динамики интенсивности транспирации и определения сроков полива их по транспирационному показателю.

Аридный климатический режим Чуйской долины, маломощные галечниковые почвы и условия орошения района исследований предъявляют особые требования к интродуцированным древесным растениям со стороны засухоустойчивости. Поэтому, важно установить водоудерживающую способность, предел обезвоживания листьев и водный дефицит, как критерии засухоустойчивости того или иного вида древесных растений.

Список литературы:

1. Ахматов К.А. Адаптация древесных растений к засухе. – Фрунзе: Илим, 1976. – 198 с.
2. Ахматов К.А. Определение скорости потери воды изолированными листьями // Разработка и внедрение в сельскохозяйственную практику полевых методов и приборов физиологии растений. – Фрунзе: Илим, 1978. – С. 165–167.
3. Ахматов К.А. Определение устойчивости растений к обезвоживанию // Биология деревьев, кустарников и плодовых растений Северной Киргизии. – Фрунзе: Илим, 1987. – С. 17–18.
4. Давыдов В.А. Простой метод получения эпидермальных отпечатков с помощью органического стекла и клейкой ленты // Физиология растений. – 1991. – Т. 38, Вып. 3. – С. 605–610.
5. Еремеев Г.Н. Краткий обзор методов изучения засухоустойчивых форм и сортов плодовых // Проблемы современной ботаники. – М. – Л.: Наука, 1965. – С. 333.
6. Ларионов М.В., Ларионов Н.В. Оценка экологического состояния и устойчивости древесных насаждений урбанизированных территорий // Научное обозрение. – 2012. № 4. С. 98–106.
7. Ларионов М.В., Ларионов Н.В. Зеленые насаждения как фактор экологической стабилизации антропогенной среды и сохранения здоровья населения // Проблемы и мониторинг природных экосистем: сборник статей Международной научно-практической конференции. – Пенза, 2014. С. 85–88.
8. Ничипорович А.А. О потере воды срезанными частями растений в процессе завядания // Журнал опытной агрономии Юго-Востока. – 1926. – Т. 3, Вып. 1. – С. 76–92.
9. Сираева И.С., Ларионов М.В. Интродукция древесных растений и кустарников на территории Воронежской области (на примере г. Новохоперска) // Биоразнообразие и антропогенная трансформация природных экосистем: материалы Всероссийской научно-практической конференции. – Саратов, 2015. С. 221–226.
10. Цельникер Ю.Л. Скорость потери воды изолированными листьями древесных пород и устойчивость их к обезвоживанию // Тр. Ин-та леса. – М.: АН СССР, 1955. – Т. 27. – С. 6–28.
11. Шпота Л.А. Полевые методы и приборы для физиологического контроля состояния растений в полевых и естественных условиях произрастания. – Бишкек: Илим, 1992. – 154 с.