ЛИНЕЙНЫЙ ПРИРОСТ СОСНЫ ЭЛЬДАРСКОЙ – PINUS ELDARICA В УСЛОВИЯХ Г. ТАШКЕНТА

THE LINEAR GROWTH OF THE ELDAR PINE - PINUS ELDARICA IN THE CITY OF TASHKENT

Ekaterina Zeybert

master student, Department of Botany and Plant Physiology, National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek,

Republic of Uzbekistan, Tashkent

Natalya Akinshina

candidate of Biological Sciences, Leading Researcher, Department of Applied Ecology and Sustainable Development, National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek,

Republic of Uzbekistan, Tashkent

Karimdzhon Safarov

doctor of Biological Sciences, Professor, Department of Botany and Plant Physiology, National University of Uzbekistan named after Mirzo Ulugbek,

Republic of Uzbekistan, Tashkent

Работа выполнена при поддержке Министерства инновационного развития Республики Узбекистан, грант БВ-М-Ф-5-001 «Адаптивные стратегии растений к стрессовым факторам в условиях города, роль фотосинтеза и дыхания в устойчивости растений» (2017-2020 гг.)

АННОТАЦИЯ

Зеленые зоны эффективно используется для благоустройства населенных пунктов. Растения очищают воздух, поглощают шум города и выполняют структурно-декоративную функцию. В связи с этим встает вопрос оценки состояния зеленых насаждений, а также качества городской среды. С этой целью успешно используется линейный рост хвойных, который может отразить степень адаптации растения к действию стрессовых факторов среды. Цель проведенной работы – определение линейного прироста сосны эльдарской – Pinus eldarica и использование его в качестве индикатора среды произрастания и состояния растений в условиях города Ташкент. В статье представлены особенности роста и развития сосны эльдарской (P. eldarica) в различных экологических и погодных условиях произрастания г.Ташкента (смотри раздел «Материалы и методы исследования»). Исходные данные получены путем измерения длины прироста за период 2018 и 2019 гг.

В результате проведенных исследований представлены данные по линейному приросту P. eldarica за 2018 и 2019 годы. Средние значения прироста в 2019 г. превышают показатели 2018 г. на 42%; 58,8% и 56,2% в точках города условно выбранных, как «фон», «свет» и «тень» соответственно (рис.1). Для фоновых условий этот показатель составил в среднем за 2018 и 2019 г 210 ± 51 мм и 362,4 ± 46,4 мм соответственно (рис.2). На участке с высокой инсоляцией - 141 ± 37 мм (2018 г) и 322,6 ± 41,2 мм (2019 г) (рис.3). По сравнению фоновым показателем величина линейного роста снижена на 48% в 2018 г. и на 11% в 2019 г. В точке с затенением прирост за 2018 год - 128 ± 50 мм, в 2019 г. – 308,2 ± 52,4 мм, что соответственно на 55% и 16% меньше, чем в фоновой точке за этот же период (рис. 4).

На основе полученных данных сформулированы выводы о влиянии погодных условий и городской среды на рост и развитие сосны эльдарской (P. eldarica). Погодные условия места произрастания в период вегетации являются определяющим фактором роста. Увеличение количества осадков, влажности и температуры период весны – конца лета в 2019 г. по сравнению с 2018 г. способствовало активному росту сосны эльдарской (P. eldarica).  Негативные факторы городской среды влияют на интенсивность прироста сосны. Под влиянием загрязнений, высокой инсоляции и затенения происходит уменьшение темпов роста. Линейный прирост является чувствительным показателем, легко измеряем и успешно используется для описания среды произрастания и состояние растений в условиях города.

ABSTRACT

Green areas are effectively used for the improvement of human settlements. Plants purify the air, absorb the noise of the city and perform a structural and decorative function. Thereby, the question stands of assessing the state of green spaces, as well as the quality of the urban environment. For this purpose, linear growth of conifers is successfully used, which can reflect the degree of plant adaptation to the action of stressful environmental factors. The purpose of this work is to determine the linear growth of Eldar pine - Pinus eldarica and use it as an indicator of the growth environment and plant condition in the conditions of the city of Tashkent. The article presents the features of the growth and development of Eldar pine (P. eldarica) in various environmental and weather conditions for the growth of Tashkent city (see the section "Materials and research methods"). The initial data was obtained by measuring the length of the growth for the period 2018 and 2019.

As a result of the studies, data on the linear growth of P. eldarica for 2018 and 2019 are presented. The average growth values in 2019 exceed the indicators of 2018 by 42%; 58.8% and 56.2% at points in the city conditionally selected as “background”, “light” and “shadow”, respectively (see Fig. 1). For background conditions, this indicator averaged 210 ± 51 mm and 362.4 ± 46.4 mm respectively for 2018 and 2019 (see Fig. 2). In the area with high insolation - 141 ± 37 mm (2018 g) and 322.6 ± 41.2 mm (2019 g) (see Fig. 3). Compared to the background indicator, the linear growth value is reduced by 48% in 2018 and by 11% in 2019.At the point with shading, the growth for 2018 is 128 ± 50 mm, in 2019 - 308.2 ± 52.4 mm , which is respectively 55% and 16% less than at the background point for the same period (see Fig. 4).

Based on the data, conclusions are drawn on the influence of weather conditions and the urban environment on the growth and development of Eldar pine (P. eldarica). Weather conditions of the place of growth during the growing season are a determining factor in growth. An increase in precipitation, humidity, and temperature during the spring - late summer season in 2019 compared to 2018 contributed to the active growth of Eldar pine (P. eldarica). Negative factors of the urban environment affect the growth rate of pine. Under the influence of pollution, high insolation and shading, there is a decrease in growth rates. Linear growth is a sensitive indicator, it is easy to measure and successfully used to describe the growth environment and condition of plants in the city.

Ключевые слова: сосна эльдарская, линейный прирост, урбоэкосистема, антропогенная нагрузка, условия произрастания, погодные условия.

Keywords: Eldar pine, linear growth, urban ecosystem, anthropogenic load, habitat, growth environment, weather conditions.

Введение

Зеленые насаждения в условиях города являются одним из наиболее эффективных и экономичных средств повышения качества среды и комфортности жизни городского населения. Растения очищают, увлажняют и обогащают кислородом атмосферу городов, изменяют радиационный и температурный режим, снижают силу ветра и шума[1,4].

В благоустройстве и озеленении населенных пунктов применяется различные виды растений, как  произрастающие на данной территории, так и интродуцированные виды. Для Ташкента одним из таких интродуцентов в последнее время служит Сосна эльдарская – Pinus eldarica. В Узбекистане она стала высаживаться в 1935 г. в городах Денау и Коканд. В ботаническом саду АН РУз. им. Ф. Н. Русанова (Ташкент) испытывалась Т. И. Славкиной в 1956 г.[16].

Для озеленения городов Узбекистана предлагается широкий ассортимент древесных и кустарниковых пород – около 200 [11].

В последние годы отмечена тенденция к увеличению использования хвойных в благоустройстве населенных пунктов республики. Все чаще для озеленения различных городских зон (автотранспортная магистраль, промышленные объекты, учебные и медицинские учреждения, селитебные зоны) стала использоваться Сосна эльдарская – P. eldarica. В связи с этим представляло интерес изучение состояния этой породы в разных экологических условиях города, которая существенно отличается от естественных природных условий, в которых были сформированы и наследствнно закреплены эколого-физиологические особенности древесных растений. В урбанизированных экосистемах многие растения вынуждены приспасабливаться к неблагоприятным для них условиям – загрязнению атмосферы, недостаточному освещению, физико-химическому составу городских почв и другим факторам среды, что приводит к снижению устойчивости растений [3,5,9]. На рост и развитие растений оказывают влияние и соседствующие им виды. Так Зарубина Л. В. и др. 2019 г. утверждают, что с увеличением возраста лиственного полога, условия для роста и развития естественного возобновления ели ухудшаются. Так соседство осин создает более неблагоприятные условия для роста ельников, чем березняки [13].

Оценке состояния растений в городе посвящено много научных исследований. Для объективной характеристики состояния растений в городской среде можно использовать различные показатели – морфологические, анатомические, физиологические и биохимические [1,2,4,5,6,7,8,14].

В работе В.В. Поляковой, С.Г. Шурыгина 2018 г. индикатором влияния автодороги на рост и развитие древостоя является радиальный прирост. Линейный прирост хвойных успешно используется для описания качества среды обитания [10,12,15].

Цель настоящего исследования состоит в определении линейного прироста Сосны эльдарской – P.eldarica как индикатора состояния хвойных пород в условиях экосистем города.

Место исследования

Республика Узбекистан является одной из стран Центральной Азии. Столица город Ташкент. Площадь города составляет 334,8 км² , население более 2,5 млн. человек.

Климатические характеристики. Для Ташкента характерны резко континентальный климат, сухость воздуха, резкие колебания суточных температур, низкий уровень осадков, высокие летние и низкие зимние температуры. Абсолютный минимум температуры в Ташкенте достигает -30°С, а максимум - +44°С. Влажность воздуха в летний период может снижаться до 10-25%.

В период с 2018 по 2019 г. максимальная среднемесячная температура наблюдалась в июле 2019 года, минимальная – январь 2018 года. Отметим, что 2019 г. более теплый, по сравнению 2018 (январь, февраль, май-июль) (Таблица 1). Также 2019 г. характеризуется более высокой влажностью апреле – июле. На этот период пришелся основной объем осадков (Таблица 1). Данные погодных условий взяты с сайта http://www.pogodaiklimat.ru.

Таблица 1.

Погодные условия за 2018-2019 гг., °С

Место проведения измерений. Для проведения измерений были отобраны три точки дорога с различными природными и антропогенными условиями.

1. Фон – зелёная зона в глубине жилого комплекса на территории школы № 246 Юнусабадского района, города Ташкент. Низкая антропогенная нагрузка, загрязнение и загазованность воздуха минимальны, своевременный полив, достаточное освещение в течение дня, отсутствие напряженной внутривидовой конкуренции на участке. На момент измерении в данной точке температура воздуха составляла 35,9-36,3°С, влажность воздуха - 16-18%, освещенность - 109,8-120,2 клк, облученность УФ – 1,49-1,53 мВт/см².
2. Тень – зелёная зона на территории Национального университета Узбекистана. Притенение. Внутри и межвидовая конкуренция. Полив умеренный и не всегда регулярный. На момент измерения температура воздуха на участке составляла 31,5-31,6°С, влажность – 20,8-21,2%, освещенность - 102,8-112,4 клк, облученность УФ – 1,42-1,48 мВт/см².
3. Свет – напряженная автомагистраль, вблизи перекрестка улицы Ахмад Дониш и Малой кольцевой дороги. Сильная загазованность. Высокая инсоляция. Полив умеренный. Здесь температура и влажность воздуха составляли 37-39°С и 16,1-16,7 % соответственно. Освещенность – 118,8-122,2 клк, облученность ультрафиолетом составила 1,8-2,086 мВт/см².

Объект исследования

Объектом исследований выбрана Сосна эльдарская – Pinus eldarica Medw.  Относится к Отделу Голосеменные – Gymnospermae, Классу Хвойные – Pinopsida. Родиной этого растения является восточное Закавказье, Эльдарская степь. Сосна эльдарская – P.eldarica Medw. – быстрорастущее дерево до 15  метров в высоту. Крона конической формы, хвоя длиной в среднем 10 см темно-зеленого цвета. Живет хвоя примерно 2-3 года, на ветвях располагается в пучках по 2-3 штуки. Шишки имеют продолговато-яйцевидную форму. Длина шишек 5-8 см, ширина 3-5 см, цвет светло-коричневый. Созревают шишки 2 года и раскрываются лишь на 3-4 год. Семена светло-серо-коричневого цвета с крылом до 27-33 мм длиной. Всхожесть семян сохраняется 2-3 года. Реальная всхожесть семян сосны эльдарской в грунте составляет примерно 60-70%. При весеннем посеве всходы появляются на 20-30 день. Осенний сев всходит в начале апреля следующего года. Сосна эльдарская – P.eldarica - это  светолюбивая, жаростойкая, нетребовательная к  почве порода, мирится со слабым засолением и похолоданиями до -15 – 16^оС [17].

Метод исследования

Для определения линейного прироста фиксировалась длина побега к концу его роста (август - сентябрь) [10].

Данные по температуре, влажности, освещенности и облученности получены при помощи регистратора данных TR – 74 Ui. Точность измерения температуры ± 0,5°С, влажности - ±5%. Погрешность для фотосенсора до 5%.

Статистическая обработка проводилась при помощи пакета MS Office Excel 2007.

Результаты

Проведённые измерения показали, что для фоновой точки (1) линейный прирост за 2018 и 2019 г составил в среднем 210 ± 51 мм и 362,4 ± 46,4 мм соответственно. На участке, где наблюдалась высокая степень инсоляции (3), линейный прирост сосны составил в среднем 141 ± 37 мм за 2018 г. и 322,6 ± 41,2 мм за 2019 г. В точке с затенением (2), линейный прирост за 2018 г. - в среднем 128 ± 50 мм, а за 2019 г. – 308,2 ± 52,4 мм. Разница средних значений прироста между 2018 и 2019 гг. для (1),(2),(3) точек составляет  42%; 58,8%; 56,2% соответственно (рис.1).

Рисунок 1. Среднее значение линейного прироста сосны эльдарской – Pinus eldarica Medw. (2018 г и 2019 г; фон – оптимальные условия; свет – высокая степень инсоляции; тень – притенение). На оси Х – Опытные участки. На оси У – Величина линейного прироста, мм

Величина линейного прироста сосны эльдарской на территории г.Ташкента в 2018 г. варьировала от 40 до 306 мм , в 2019 - от 200 до 480 мм.

Для объективной оценки результатов проанализируем вариационные ряды линейного прироста для каждого года и опытного участка. В фоновых условиях основная масса побегов 2018 г. имеет длину от 240 до 260 мм. Для 2019 г. это значение составляет от 360 до 380 мм (рис.2).

Рисунок 2. Линейный прирост сосны эльдарской – Pinus eldarica Medw. в фоновых условиях за 2018 - 2019 г. На оси Х – Величина линейного прироста, мм. На оси У – Частота встречаемости,%

В точке «свет» наиболее часто встречались побеги длиной от 120 до 140 мм, что в два раза меньше по сравнению с фоновым значением 2018 г. Основная масса прироста 2019 года на этом участке лежит в пределах от 320 до 340 мм (рис. 3), разница с фоновым значением составляет 40 мм (11%).

Рисунок 3. Линейный прирост Сосны эльдарской – Pinus eldarica Medw. в условиях высокой инсоляции за 2018-2019 г. На оси Х – Величина линейного прироста, мм. На оси У – Частота встречаемости, %

В условиях затенения основная часть прироста 2018 г. имеет длину от 100 до 120 мм – разница с «фоном» примерно 55% (140 мм), со «светом» - 15% (20 мм). Для 2019 г. чаще встречались побеги длиной от 300 до 320 мм (рис. 4), что меньше по сравнению с фоновыми условиями на 16% (60 мм), а с условиями инсоляции на 15% (20 мм).

Рисунок 4. Линейный прирост сосны эльдарской – Pinus eldarica в условиях притенения за 2018-2019 г. На оси Х – Величина линейного прироста, мм. На оси У – Частота встречаемости,%

Обсуждение

Разница средних значений линейного прироста в разных точках города (рис.1), является следствием разных погодных условий в 2018 и 2019 гг. Весенне-летний период 2019 г. характеризуется большим количеством осадков, влажность и температурой (табл. 1), что способствовало активному росту сосны эльдарской.

Разницу в приросте между (1) и (3) точками можно объяснить внешними факторами, действующими на растения. Это высокая загазованность и загрязненность воздуха, а также низкая влажность. Высокая инсоляция способствует нагреванию зеленой массы, что усиливает потерю влаги растением и может быть причиной инактивации ферментов фотосинтеза. Негативное влияние городской среды в данном случае компенсируется искусственным поливом.

При рассмотрении результатов (рис.3 и рис.4), полученных на участках (2) и (3) заметна зависимость ростовых процессов сосны от освещенности. Хвоя сосны, растущей в условиях хорошей освещенности, отличается ярко-зеленой окраской, упругостью и большей длиной и толщенной. В тени хвоя – темно-зеленая тонка и короткая.

Зависимость от условий произрастания отслеживается независимо от погодных условий периода роста. При сравнении значений прироста в трех точках города Ташкент (рис. 1) за 2018 год и за 2019 год в отдельности видна аналогичная динамика параметра. Наибольший прирост наблюдается в фоновых условиях, наименьший – в притенении.

Заключение

Показано влияние погоды, освещённости и загрязнения воздушной среды на рост и развитие сосны эльдарской в г.Ташкенте. Погодные условия места произрастания в период вегетации являются определяющим фактором роста. Увеличение количества осадков, влажности и температуры период весны – конца лета в 2019 г. по сравнению с 2018 г. способствовало активному росту сосны эльдарской, линейный прирост 2019 г. превысил показатели 2018 г. примерно в 2 раза на всех опытных участках. Условия города также сказываются на интенсивности роста растений. Загазованность воздуха, затенение оказывают негативное влияние на состояние P.eldarica. Линейный прирост является чувствительным и легко измеряемым параметром, этот показатель позволяет объективно оценить состояние растений и влияние окружающей среды на растения. Результаты исследования носят рекомендательный характер при использовании сосны эльдарской – P.eldarica в озеленении населенных пунктов Республики Узбекистан и соседних государств.

Список литературы:

1. Акиншина Н.Г., Азизов А.А., Верещагина Н.Г. Городская растительность как фактор устойчивости городской среды. Труды научно-исследовательского гидрометеорологического института, выпуск 10, Ташкент 2009г. – С.110 – 120.
2. Акиншина Н.Г., Азизов А.А., Карасева Т.А., Клозе Э.. Коэффициент фотосинтетической эффективности растений для оценки качества городской среды / Вестник Мордовского университета, научно-публицистический журнал. – Саранск: Изд. Мордовского университета, № 2, 2008.  – С. 17-24
3. Булохов А.Д. Фитоиндикация и ее практическое применение Брянск: Изд-во БГУ, 2004. — 245 с.
4. Бухарина И.Л., Двоеглазова А.А. Биоэкологические особенности травянистых и древесных растений в городских насаждениях.  Монография Ижевск – 2010 г.
5. Горышина Т.К. Растение в городе - Ленинград: Издательство Ленинградского университета, 1991 - 152 с.
6. Зарубина Л. В., Рахимжанов А. Н., Зайцева В. А. Рост и развитие хвойного подроста в мягколиственных насаждениях в Никольском районе Вологодской области, Постулат. 2019. №3, ISSN  2414-4487
7. Захаров Ю.Г. Изменчивость трендов линейного прироста у естественного возобновления Сосны в условиях Тверской области.// Лесной вестник 3/2010. – С. 94-96
8. Культиасов И.М. Растение в городе. Издательство московского университета 1982 – 384 с.
9. Неверова О.А. Некоторые особенности физиолого-биохимического и анатомического состояния ассимиляционного аппарата березы бородавчатой в условиях техногенного загрязнения т. Кемерово // Экологические и метеорологические проблемы больших городов и промышленных зон. – СПБ: РГГМУ, 1999. – С. 98-100
10. Новикова Т.Н. Линейный прирост и дифференциация сибирских климатипов Сосны в географических культурах в западном Забайкалье // Хвойные бореальной зоны, XXVII, № 1 – 2, 2010.- С.143-146
11. Печеницын В.Н., Азамов А.А., Штонда Н.И., ЕсиповаТ.В. Культура озеленения. Изд. «Шарк», Ташкент 2005 г. - С.-16.
12. Позднякова Е.А., Волкова Г.Л., Кухта А.Е. Изменчивость линейного прироста сосны обыкновенной в различных типах биотопов Европейской территории России, ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК / FORESTRY BULLETIN Научно-информационный журнал № 2 ’ 2019 Том 23, - с.61-67
13. Половникова М.Г. Изменение активности ферментов некоторых растений условиях городской среды// Принципы и способы сохранения биоразнообразия // Сб. матер. 2 Всерос. науч. конф. – Йошкар-Ола: МарГУ, 2006. – С. 326.
14. Половникова М.Г., Воскресенская О.Л. Изменение показателей водного режима газонных трав в условиях городской среды // Особь и популяция – стратегии развития // Матер. 9 Всерос. попул.  семинара. – Уфа, 2006. – С. 398-402.
15. Полякова В.В., Шурыгин С.Г. Влияние кольцевой автодороги на рост сосновых древостоев в Жерновском участковом лесничестве, Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2018. Вып. 225,-с. 76-89
16. Сафарова Р.Т. Биолого-экологические особенности сосны эльдарской на юге Узбекистана (Сурхандарьинская область): Автореферат дисертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук - Ташкент – 1993.- С.7
17. Славкина Т.И., Подольская О.И. «Озеленение населенных мест», - Учебное пособие для студентов факультетов лесного хозяйства и плодоовощеводства // Ташкент «МЕХНАТ» 1987. – С.59-60