Модификация методики оценки жизнеспособности интродуцентов в соответствии с условиями сухостепной зоны Оренбургского Предуралья
- Авторы: Федорова Д.Г.1, Назарова Н.М.2, Кухлевская Ю.Ф.3
-
Учреждения:
- Оренбургский государственный университет, Ботанический сад РФ
- Оренбургский государственный университет
- Рослесозащита, ЦЗЛ Оренбургской области
- Выпуск: № 2 (2021)
- Страницы: 57-62
- Раздел: Экология растений
- URL: https://vestnik.nvsu.ru/2311-1402/article/view/60679
- DOI: https://doi.org/10.36906/2311-4444/21-2/07
- ID: 60679
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Проведена работа по модификации методики оценки жизнеспособности растений, учитывая лимитирующие факторы климатических условий Оренбургского Предуралья. Изучены виды растений, проходивших интродукцию в условиях Оренбургского Предуралья (на примере г. Оренбурга). Интродукционное изучение всех таксонов проводили в течение 8 лет (2012–2020 гг.). Проанализированы результаты визуальных и лабораторных наблюдений за сезонным развитием видов. На протяжении всего периода наблюдений ежегодно оценивали такие показатели, как одревеснение побегов, жаростойкость, засухоустойчивость, зимостойкость, сохранение формы роста, прирост в высоту, генеративное развитие, возможные способы размножения в культуре. Для каждого показателя подобраны числовые значения в баллах, соответствующие определенному состоянию растения. На основании интегральной оценки рассчитывали суммарный балл жизнеспособности отдельно по каждому году наблюдений и средний балл за период наблюдений. Сумма средних баллов является интегральным числовым выражением жизнеспособности интродуцированных растений. Установлено, что исследуемые виды относятся к I и II группе относительно критерия жизненной способности. Большинство видов и сортов относятся к группе перспективных растений для интродукции.
Ключевые слова
Полный текст
Введение. Интродукционные исследования, направленные на изучение устойчивости растений, ежедневно проводятся в практической работе сотрудников ботанических садов. Интродукция растений считаетсясамостоятельной наукой, является частью ботаники и рассматривается как научно-практическое направление, позволяющее расширить флористический состав конкретного региона. Особую значимость данное направление получает в озеленении городской среды, т. к. за счет интродуцентов, обладающих высокими декоративными качествами, возможно расширить ассортимент растений, используемых в зеленом строительстве. Основой любого интродукционного испытания является изучение экологического потенциала конкретного вида/рода/семейства растений в ходе их онтогенеза. На начальных этапах интродукции производится изучение анатомо-морфологических особенностей таксонов, с присущей для них генетической базой и с учетом их исторического развития в естественных ареалах обитания. На основании полученных сведений возможно предварительно оценить адаптационный потенциал интродуцента при переносе его в новые условия обитания [1; 2].
В настоящее время для качественного проведения интродукционных исследований разработано значительное количество методов и методических подходов, которые уже стали общепринятыми, и с успехом применяются научными сотрудниками для изучения особенностей растений, подвергающихся переносу из различных природно-климатических зон. Все методы интродукции можно разделить на две большие группы: экспериментальные и визуальные. Первая группа – это методы и методики интродукционного прогноза, направленные на оценку возможности переноса определенного растения в местообитания, отличные от аридных. Среди них широко известен метод фитоклиматических аналогов Майра [3; 4], а также дополненные и модифицированные методы, разработанные A. Pavari (1916) и Г.Т. Селяниновым (1928–1929); метод флорогенетичекого анализа В.П. Малеева (1993); экологический метод интродукции деревьев и кустарников, созданный с применением современных технологий; эколого-исторический и эколого-генетический методы М.В. Культиасова [5; 6; 8; 9]; метод интродукции растений флорогенетическими комплексами, метод интродукции растений с использованием геоботанических эдификаторов Ф.Н. Русанова (1950) [10].
Окончательный анализ жизнеспособности интродуцируемого растения производится с использованием второй группы методов (визуальные): оценка зимостойкости, засухоустойчивости, фенологического развития и др., чаще всего проводится по методике, разработанной ГБС РАН [11]. На основе полученных данных после использования этих методов оценивается первичная интродукция, или адаптация интродуцента в конкретных условиях среды. Другими словами, с использованием визуальных методов проводится определение перспективности интродукции испытуемого растения по определенным биоэкологическим показателям. По каждому показателю выставляется соответствующий балл, по суммарному числовому показателю определяется жизнеспособность интродуцента и определяется группа его перспективности. Разработана данная методика как для взрослых растений, так и для растений, не достигших генеративной стадии. Однако невозможно применение одной шкалы для проведения интродукции в разных климатических зонах, так как при интродукции важно учитывать лимитирующие факторы климата, которые в разных регионах соответственно отличаются. Правильно подобранная методика, учитывающая конкретные природно-климатические условия района интродукции, определяет успешность интродукции.
У каждого географического региона имеются свои характерные особенности, определяющие успех интродукции растений. К ним относятся почвенный состав, минимальные и максимальные температуры по сезонам года, водный, световой, ветровой режимы [5; 6]. Все это определяет климатические явления, характерные для каждого региона, которые, в свою очередь, определяют продолжительность периодов вегетации растений. Именно поэтому условия естественного местообитания интродуцентов не должны резко контрастировать с теми условиями среды, куда осуществляется их перенос. В целом интродукция растений представляет собой комплекс накопленных научных данных по особенностям развития конкретных таксонов растений в отдельно взятом регионе [10].
Условия, объкты и методика исследования. Экспериментальная часть исследования проводилась в течении 2012–2020 гг. на территории Ботанического сада Оребургского государственного университета. Город Оренбург – административный центр Оренбургской области. Расположен на юго-востоке европейской части России. Климат резко-континентальный. Основными лимитирующими факторами, препятствующими успешной интродукции растений в регионе, являются низкие зимние температуры, поздневесенние и раннеосенние заморозки, чередующиеся с оттепелями и недостаточной высотой снегового покрова в зимний период времени, а также высокие летние температуры с недостаточным количеством атмосферных осадков и суховеями в летний сезон. Малое количество осадков (360 мм/год) приводит к недостатку влаги в почве и воздухе. Засуха и суховеи оказывают влияние на рост и развитие растительных организмов: ростовые процессы значительно снижаются, могут увядать и осыпаться листья, соцветия и плоды, снижается продуктивность. Проанализировав вышеизложенное, становится очевидным, что при оценке жизнеспособности растений, произрастающих в таких климатических условиях Оренбуржья, необходимо использовать методику, учитывающую оценку засухоустойчивости (водного режима растений). Цель исследования – провести модификацию методики оценки перспективности интродукции, с учетом климатических факторов сухостепной зоны Оренбуржья. Предмет исследования – методика оценки перспективности интродукции растений, разработанная на базе ГБС [11]. Объекты исследования – виды древесно-кустарниковых растений, проходящие интродукционные испытания на базе Ботанического сада Оренбургского государственного университета. На основе всего вышесказанного, для оценки перспективности интродуценов предлагается использовать следующие показатели: степень вызревания побегов; жаростойкость; засухоустойчивость; зимостойкость; сохранение формы роста; ежегодный прирост; способность растений к вегетативному размножению; способность растений к генеративному размножению.
- Степень вызревания побегов определяется визуально. Ключевой фактор – ежегодное или не ежегодное вызревание побегов у интродуцента. Определяется по изменению окраски наружных покровов или наличию специфических образований (восковой налет, волоски и т. д.); по степени сформированности и защищенности почек; по срокам завершения роста побегов у растений, а также по окончанию листопада в конце вегетационного периода. Балльная оценка показателя: вызревание (одревеснение) на 75–100% длины побега – 15–20 баллов; одревеснение на 50–75% – 10–15 баллов; одревеснение на 25–50% – 5–10 баллов; вызревание на 1–25% – 2–5 баллов; отсутствие одревеснения – 1 балл.
- Жаростойкость – исследование степени устойчивости листовых пластинок к воздействию высоких температур: 50° С, 55° С, 60° С (возможно использование других температурных режимов, подбираемых под конкретный вид растения). Лабораторный метод с использованием водяной бани. По степени побурения листовых пластинок анализируется жаростойкость исследуемых образцов [12]. Согласно методике, по итогу проведения эксперимента, все исследуемые растения подразделяются на три группы в соответствии со степенью их жароустойчивости. Предлагается каждой группе выставлять соответствующую балльную оценку: высокая жароустойчивость – 10 балов; средняя жароустойчивость – 5 баллов; низкая жароустойчивость – 1 балл.
- Засухоустойчивость. Существует большое количество показателей водного режима, определяющих степень засухоустойчивости растений. Были выбраны два показателя, проанализировав зависимость которых предоставляется возможным выявить степень засухоустойчивости растительного организма по общей оводненности листа и водоудерживающей способности листовой пластинки [12]. Методика лабораторная. Выполняется путем повторных взвешиваний листовых пластинок через определенные промежутки времени (сразу после сбора, через 24 ч и после полного высыхания листа). Балльная оценка показателя: высокая засухоустойчивость отмечается при больших показателях общей оводненнности, а также высокой водоудерживающей способности – 10 баллов; средняя засухоустойчивость – допускается следующая зависимость: низкая общая оводненность листьев в совокупности с высокой водоудерживающей способоностью – 5 баллов либо высокая оводненность при низкой водоудеживающе способности – 3 балла; низкая засухоустойчивость – при этом оба показателя имеют низкие значения – 1 балл.
- Зимостойкость – оценка проводится визуально весной или в начале лета. При проведении данной методики возможно также осуществление поперечных срезов побегов (почернение камбия свидетельствует об обмерзании побега). Балльная оценка показателя: отсутствие повреждений однолетних побегов – 25 баллов; повреждены не более 50 % однолетних побегов – 20 баллов; повреждение однолетних побегов на 50–100% – 15 баллов; отмечаются повреждения двух- и трехлетних побегов – 10 баллов; повреждена вся надземная часть до уровня снегового покрова – 5 баллов; растение повреждено до корневой шейки – 3 балла – гибель растения – 1 балл.
- Сохранение формы роста – сохранение габитуса. Все древесно-кустарниковые растения имеют свою определенную форму кроны. Данный показатель характеризует способность растения сохранять естественный габитус в новых условиях произрастания. Балльная оценка: растение сохраняет естественную форму роста – 10 баллов; растения повреждаются определенными факторами среды (высокие и низкие температуры, суховеи и т. д.), но при этом ежегодно способны восстанавливать присущую для них форму роста – 5 баллов; растение не сохраняют и не способны к восстановлению естественного габитуса – 1 балл.
- Ежегодный прирост – прирост растения в высоту. Высота растений в разных природно-климатических условиях может варьировать и определяется различными критериями (экологические условия, возраст растений, генетические особенности растения и др.). Максимальная высота, которую способно достичь растение в конкретных условиях, – зональный оптимум. Увеличение высоты до зонального оптимума является показателем устойчивости растения. Балльная оценка: прирост ежегодный – 5 баллов; прирост не ежегодный – 1 балл.
- Способность растений к вегетативному размножению. В данном случае основным критерием являются возможные способы размножения растений в культуре: самосев – 10 баллов; искусственный посев – 5 баллов; естественное вегетативное размножение – 3 балла; искусственное вегетативное размножение – 2 балла; повторное привлечение растений извне – 1 балл.
- Способность растений к генеративному размножению учитывается только у взрослых растений, достигнувших генеративную стадию развития. Балльная оценка показателя: семена вызревают – 25 баллов; семена не созревают – 20 баллов; растения цветут, но не плодоносят – 15 баллов; растения не цветут – 1 балл.
Результаты исследования. Как видно, к уже имеющимся показателям в методике ГБС предлагается добавить еще два показателя (засухоустойчивость и жаростойкость), которые не меньше других являются важными для оценки жизнеспособности в условиях Оренбуржья. Важно отметить, почему для определения этих параметров выбрана лабораторная методика, а не полевая (визуальная), которая в использовании намного проще. Это связано с тем, что визуальный способ наблюдения имеет большую степень погрешности и неточности. Методика наблюдения учитывает взаимосвязь визуального повреждения (опадания) листовых пластинок, что не всегда свидетельствует о низкой жаро- либо засухоустойчивости растений. Многие засухоустойчивые растения (например, некоторые виды боярышника в условиях Оренбурга) могут сбросить большую часть листьев, но при этом не сбрасывают плоды и отлично закладывают цветовые почки. Именно поэтому наиболее надежным является использование лабораторно-полевого метода оценки данных показателей.
По величине суммарного балла устанавливается интегральный числовой показатель жизнеспособности, и определяется группа перспективности. В совокупности самый высокий балл, который может набрать объект исследования, равен 115, наименьший – 8. Группы перспективности растений в данной методике подразделяются следующим образом:
Перспективные растения | 95–115 баллов | I Перспективные |
70–94 баллов | II Менее перспективные | |
Неперспективные растения | 40–69 баллов | III Малоперспективные |
Менее 40 баллов | IV Неперспективные |
В качестве примера приведем оценку перспективности интродукции нескольких таксонов древесно-кустарниковых растений, которые проходят интродукцию на территории Ботанического сада Оренбургского государственного университета. Для того, чтобы показать универсальность данной методики, мы взяли в качестве объектов исследования как хвойные, так и лиственные растения (табл.).
Таблица
Оценка жизнеспособности некоторых таксонов растений при интродукции в условиях Оренбургского Предуралья (с использованием модифицированной методики)
| Вызревание побегов | Жаростойкость | Засухоустойчивость | Зимостойкость | Сохранение формы роста | Ежегодный прирост | Способность к вегетативному размножению | Способность к генеративному размножению | Сумма баллов |
Thuja occidentalis L. | 20 | 8 | 5 | 25 | 10 | 5 | 7 | 25 | 105 |
Juniperus communis L. | 20 | 10 | 4 | 25 | 10 | 5 | 7 | 25 | 106 |
Juniperus communis Horstmann | 20 | 10 | 3 | 20 | 5 | 5 | 7 | 25 | 95 |
Aronia melanocarpa (Michx.) Elliott | 20 | 5 | 7 | 25 | 10 | 5 | 7 | 25 | 104 |
Crataegus maximowiczii C.K. Schneid. | 20 | 1 | 4 | 25 | 10 | 5 | 7 | 25 | 97 |
Sorbus intermedia (Ehrh.) Pers. | 20 | 3 | 4 | 25 | 10 | 5 | 5 | 25 | 97 |
Sorbus koehneana C.K. Schneid. | 20 | 3 | 4 | 25 | 10 | 3 | 3 | 20 | 88 |
Sorbus mougeotii Godr. & Soy.-Will. | 20 | 5 | 4 | 25 | 10 | 4 | 5 | 25 | 98 |
Syringa amurensis Rupr. | 20 | 5 | 3 | 25 | 10 | 5 | 7 | 15 | 90 |
Syringa × henryi C.K. Schneid. | 20 | 1 | 3 | 15 | 10 | 5 | 7 | 25 | 86 |
Syringa josikaea J. Jacq. ex Reichenb. | 20 | 10 | 7 | 20 | 10 | 5 | 7 | 25 | 104 |
Syringa reflexa C.K. Schneid. | 20 | 5 | 3 | 15 | 10 | 5 | 7 | 25 | 90 |
Исходя из получившихся результатов, было определено, что среди объектов исследования выделяются только две группы перспективности, а именно: перспективные растения – Thuja occidentalis L., Juniperus communis L., Juniperus communis Horstmann, Aronia melanocarpa (Michx.) Elliott, Crataegus maximowiczii C.K. Schneid., Sorbus intermedia (Ehrh.) Pers., Sorbus mougeotii Godr. & Soy.-Will., Syringa josikaea J. Jacq. ex Reichenb., и менее перспективные растения – Sorbus koehneana C.K. Schneid., Syringa amurensis Rupr., Syringa × henryi C.K. Schneid., Syringa komarowii C.K. Schneid.
Выводы.
- Анализ специфических характеристик климатических условий Оренбуржья позволил модификационно измененить методики оценки перспективности интродукции для растений. При этом предложено обязательно учитывать балльную оценку жаро- и засухоустойчивости растительных организмов по соответствующим методическим указаниям.
- На основе многолетних данных вегетативного развития 12 таксонов древесно-кустарниковых растений, используя модифицированную методику оценки жизнеспособности растений, выделены 2 группы перспективности: 8 видов – перспективные, 4 – вида менее перспективные растения. Обе группы относятся к видам, перспективным для выращивания в условиях Оренбуржья.
Об авторах
Дарья Геннадьевна Федорова
Оренбургский государственный университет, Ботанический сад РФ
Автор, ответственный за переписку.
Email: daryaorlova24@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-5323-4965
канд. биол. наук
Россия, ОренбургНаталья Михайловна Назарова
Оренбургский государственный университет
Email: nazarova-1989@yandex.ru
Россия, Оренбург
Юлия Фаргатовна Кухлевская
Рослесозащита, ЦЗЛ Оренбургской области
Email: v.kuhlevsky@yandex.ru
Россия, Оренбург
Список литературы
- Базилевская Н.А. Об основах теории адаптации растений при интродукции // Бюллетень главного ботанического сада. 1980. Вып. 120. С. 3-9.
- Базилевская Н.А. Теория и методы интродукции растений. М.: изд-во МГУ, 1964. 130 с.
- Mayr H. Die Naturgesetzlicher Grandlage des Weldbauses. Berlin, 1908. 57 р.
- Pavari A. Studio preliminary sully culture dei special forestall esotiche in Italia. Pirenze, 1916. 83 р.
- Селянинов Г.Т. Климатические аналоги Черноморского побережья Кавказа // Труды прикладной ботаники, генетики, селелекции. 1928-1929. Т. 21. С. 57-73.
- Малеев В.П. Теоретические основы акклиматизации. Л.: Сельхизиздат, 1933. 160 с.
- Любимов В.Б., Котова Н.П. Эффективность интродукции растений экологическим методом, дифференцированно природным условиям района исследований // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2014. №3. С. 134-137.
- Культиасов М.В. Экологические основы интродукции растений природной флоры // Труды главного ботанического сада. 1963. Вып. 9. С. 54-65.
- Культиасов М.В. Эколого-исторический метод в интродукции растений // Бюллетень главного ботанического сада. Вып. 15. 1953. С. 37-49.
- Русанов Ф.Н. Новые методы интродукции растений // Бюллетень главного ботанического сада. 1950. Вып. 7. С. 43-72.
- Белюченко И.С., Мустафаев Б.А. Интродукция растений как метод расширения видового состава кльтурных фитоценозов в южный районах СНГ // Экологический вестник Северного Кавказа. 2013. Т.9. №4. С. 73-89.
- Лапин П.И., Сиднева С.В. Оценка перспективности интродукции древесных растений по данным визуальных наблюдений // Опыт интродукции древесных растений. М.: ГБС АН СССР, 1973. С. 7-67.
- Седов Е.Н., Огольцова Т.П. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехъоплодных культур. М.: изд-во ВНИИСПК, 1999. С. 235-246.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)