CC BY
48
80
Аграрный вестник Урала
№ 8 (62), 2009 г.
Биология
БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВИДОВ РОДА Juglans L. В УСЛОВИЯХ ЗАСУШЛИВОГО КЛИМАТА
А.В. БОГДАНОВ,
соискатель, Волгоградская ГСХА, г. Волгоград
Ключевые слова: адаптация, засушливые условия, рост, развитие, орехоплодные культуры.
Во флористическом составе дикорастущих популяций Волгоградской области орехоплодные породы не встречаются. Для повышения биоре-сурсного потенциала защитных лесонасаждений практический и теоретический интерес представляют виды рода орех (иид1апв) из семейства ореховых, которые естественно произрастают в условиях умеренного и теплого климата и обладают высокими декоративными, ветро- и почвозащитными свойствами. Одним из достоинств орехоплодных являются плоды. В засушливом регионе некоторые представители рода орех впервые были введены в культуру на Камышинском опорном пункте ВНИАЛМИ в 1931 году [1].
Цель и методика исследований Цель исследований - подбор адаптированных видов иид1апв к условиям засушливого климата и обоснование их широкого применения в многофункциональных насаждениях. В
задачу исследований входило изучение роста, развития и отношения различных видов к лимитирующим факторам среды. Исследования проводились по общепринятым методикам: водный режим - по В.В. Полевому [2], коллоидно-осмотические свойства -по H.H. Кожушко [3]. Объектами исследований являлись шесть видов рода орех различного возраста (15, 35, 50 лет) и географического происхождения, произрастающие в условиях каштановых и светло-каштановых почв: о. грецкий - J. regia, о. айлантолист-ный - J. ailanthifolia, о. маньчжурский - J. mandshurica, о. серый - J. cinerea,
о. скальный - J. rupestris, о. черный -J. nigra.
Результаты исследований В условиях засушливого климата Волгоградской области изучаемые представители орехоплодных характеризуются различным по продолжительности периодом роста побегов. Величина прироста в начальном пе-
400002, г. Волгоград, пр-т Университетский 26,
Тел. (8442) 411601
риоде находится в тесной связи с температурой воздуха, влажностью почвы и воздуха. Основной прирост по длине побегов происходит в последней декаде мая - первой декаде июня. В засушливые годы наблюдается уменьшение прироста как боковых, так и верхушечных побегов.
В условиях каштановых почв орех маньчжурский и орех серый имеют средние сроки начала и ранние - завершения вегетации. Орех черный и орех скальный - с поздним началом и средним окончанием вегетации. Размах в наступлении фенофаз за годы наблюдений (2006-2009) не превышает 20 дней. Наиболее изменчивы сроки начала цветения и опадения листьев.
Водообеспеченность - важнейшее условие нормального существования растений. Явные признаки повреждения от подсыхания в засушливый период имелись у видов маньчжурский и айлантолистный, водный дефицит у которых был выше 30% (табл. 1).
У одних и тех же видов с увеличением возраста показатели водного дефицита снижаются на 4-11%, что обусловлено их адаптацией. Низкой степенью ксероморфности обладают дальневосточные виды (маньчжурский, айлантолистный) с явными внешними признаками повреждения засухами.
Наиболее устойчивы к засушливым условиям виды Juglans (серый, скальный, черный) североамериканского происхождения. Они обладают повышенной водоудерживающей способностью, что выражается меньшей потерей влаги листьями в засушливый период. Наиболее интенсивно отдавали воду и, следовательно, обладали наименьшими водоудерживающими силами растения следующих видов: грецкий, айлантолистный, маньчжурский (рисунок).
Коллоидно-осмотические свойства протоплазмы по относительному выходу электролитов служат одним из надежных показателей способности растений к поддержанию гомеостаза, так как под действием неблагоприятных факторов происходит изменение проницаемости клеточных мембран.
Виды первой группы (черный, серый, скальный) в течение сезона име-
Adaptation, droughty climate conditions, growth, development, walnut cultures.
Таблица 1
Водный дефицит видов рода иид!апБ (в % от общего содержания воды в листьях, в состоянии полного насыщения)
Название вида Июнь Июль Август
Грецкий 15,92±G,47 23,34±G,41 25,91 ±G,44
Черный 9,24±G,18 17,87±G,31 2G,59±G,37
Маньчжурский 15,83±G,39 32,94±G,49 36,36±G,35
Айлантолистный 14,56±G,35 3G,55±G,47 34,55±G,51
Серый 12,61 ±G,24 2Э, 14±G,41 24,91 ±G,49
Скальный 11,83±G,23 18,85±G,32 24,47±G,35
7G
%
а 6G
4
а
ы 5G
о
П 4G
30
Эчерный Вокальный ш серый
□ маньчжурский ИЗибольда Ш грецкий
Рисунок. Водоудерживающая способность листьев ореха на светлокаштановых почвах (июль 2007 г.)
№ 8 (62), 2009 г.
Аграрный вестник Урала
81
ют более стабильную общую оводнен-ность листьев и без повреждений переносят засушливые периоды. Они регулируют водный обмен путем изменения ширины устьичных отверстий, что приводит к снижению водного дефицита, и он не превышает у них 25%. У видов третьей группы (маньчжурский, айлантолистный) отмечены большие колебания в оводненности тканей листа (до 30%), водный дефицит достигал 35%, а в засушливые годы имелись явные признаки повреждения листового аппарата от подсыхания. У видов второй группы (грецкий) снижался тургор листьев. Лучший рост имеют виды, относящиеся к первой и второй группам (табл. 2).
Изменения проницаемости протоплазмы по относительному выходу электролитов в острозасушливый период показывают возможную устойчивость растений. С увеличением возраста особей уменьшается показатель относительного выхода электролитов и возрастает структурная устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды.
Ограничивающим фактором выращивания орехоплодных в условиях сухой степи является их зимостойкость. Низкая зимостойкость - основная причина подмерзания видов южного происхождения. Оценку орехоплодным с точки зрения зимостойкости
позволили дать суровые зимы. В результате действия низких температур (-37°С) у растений о. грецкого и о. ай-лантолистного подмерзают однолетние и многолетние побеги. Весенние заморозки приводили к гибели цветочных почек у большинства видов. Достаточно зимостойки в условиях сухой степи виды североамериканского происхождения.
Под действием низких температур в зиму 2005-2006 годов у ореха грецкого в различной степени подмерзли однолетние и многолетние побеги. Однако были выявлены адаптивные экземпляры для селекции на зимостойкость (20 образцов). Более зимостойкими оказались культуры ореха черного (возраст 35 и 50 лет) в условиях каштановых почв Нижневолжской станции по селекции древесных пород. Зимостойкость изученных видов уменьшается в ряду: орех черный, скальный > орех серый > орех маньчжурский > орех айлантолистный > орех грецкий. Весенние заморозки вызывают повреждение листьев у сеянцев и молодых растений. Растения ореха грецкого и айлантолистного чувствительны к заморозкам и в более старшем возрасте (35 лет).
Выявлено, что в условиях Волгоградской области лимитирующими факторами роста и развития различных видов иид!апв являются низкие
Биология
зимние и высокие летние температуры, а перспективы использования растений в насаждениях региона определяются их адаптационными возможностями (табл. 3).
Для светло-каштановых почв перспективными являются представители североамериканского происхождения (черный, серый и скальный), которые имеют высокую степень адаптации по засухо- и морозоустойчивости. В экспериментальных посадках они достигают высоты 6,2-8,0 м в возрасте 38-39 лет при диаметре ствола 15,5-20,3 см. Экземпляры ореха черного в возрасте 50 лет на каштановых почвах Нижневолжской станции по селекции древесных пород (г. Камышин) имеют максимальную высоту 9 м и регулярно плодоносят с 15 лет.
Выводы и рекомендации
В условиях засушливого климата прошли многолетние испытания шесть видов рода иид1апв: грецкий, айлантолистный, маньчжурский, серый, скальный, черный. Виды разного возраста (15, 35, 50 лет) произрастают в экспериментальных посадках в условиях каштановых и светло-каштановых почв ГОНО «Волгоградское».
Североамериканские виды иид!апв (серый, скальный, черный) в условиях засушливого климата отличаются сравнительно хорошими таксационными показателями (6,2-8,0 м).
Эколого-физиологическая оценка иид1апв позволила вскрыть механизмы адаптации и выявить перспективные виды и образцы с целью создания устойчивых многофункциональных (защитных, озеленительных, лесоплодовых) насаждений в засушливых условиях. Виды (черный, серый, скальный), у которых показатели водного дефицита в засушливый период не превышали 25%, сохраняли нормальный ритм развития и не проявляли видимых признаков повреждения.
Для защитных лесонасаждений на каштановых и светло-каштановых почвах представляют интерес наиболее засухо- и морозостойкие виды (черный, серый и скальный) с выраженной широкой экологической пластичностью и возможностью адаптации в условиях Волгоградской области. Вариабельность родового комплекса орех позволяет осуществить подбор наиболее зимостойких и засухоустойчивых видов и образцов для хозяйственно-потребительских, декоративных и лесомелиоративных нужд.
Таблица 2
Сравнительная оценка засухоустойчивости видов рода орех электролитическим методом
Г руппа Виды Относительный в ыхо д электролитов Критерий достов ерности Стью дента Степень га сухсу сто й ч и в о сти
черным 1,96*0,06 I - II = 11J9
серы и 2.10±0,04 вы со ка я
скальный 2.03*0,05 I 111-19,5
среднее 2.00±0,05
II грецкий 3,6610,13 II - I = 11.9 средняя
II - II l= 4J9
маньчжурский 4.53±0,09 III -I = 19,5 слабая
III -ll= 4J9
Таблица 3
Адаптация орехов по зимостойкости и засухоустойчивости
Виды Э кстремальнс низкие температуры Экстремально в ы со кие тем пературы Степень адаптации ПО СИМ О- стойкости Степень адаптации по сасухо-устсйч ивости
Г рецкий -37* С 39* С 0,39-0,83 0.71-0.88
Айлантолистный 0,07-0,31 0,44-0,63
Маньчжурский 0,91-1,00 0,43-0,62
Серый 0,94-0,99 0,83-0,99
С сальным 0,95-0,93 0,81-0,97
Черный 0,95-0,99 0,91-0,99
Литература
1. Семенютина А. В. Ассортимент деревьев и кустарников для мелиорации агро- и урболандшафтов засушливой зоны. М., 2002. 59 с.
2. Полевой В. В. и др. Практикум по росту и устойчивости растений. СПб., 2001. 212 с.
3. Кожушко Н. Н. Оценка засухоустойчивости полевых культур. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям : метод. руководство. Л., 1988. 10 с.
