Создание и сохранение коллекций интродуцированных древесных растений в Воронежской области Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 631.529(470.32)

Создание и сохранение коллекций интродуцированных древесных растений

в Воронежской области

Комарова О.В., Шипилова В.Ф.

ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех», г. Воронеж, Россия [email protected]

Аннотация. В лесопарковом участке ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех» и в Коллекционно-маточном дендрарии (Семилукский питомник) в Воронежской области изучаются лесные, декоративные и плодовые древесные и кустарниковые растения. Растения на участках собраны сотрудниками института в результате экспедиционной работы за период 1971-1990 гг и размещены в виде насаждений, аллейных посадок и биогрупп. Изначально коллекции насчитывали более 600 таксонов, в настоящее время количество адаптированных, хорошо зарекомендовавших себя видов, форм и разновидностей колеблется в пределах 320-330 таксонов. За годы работы института на участках проведены детальные фенологические и метеорологические наблюдения, выполнен анализ почв, ведутся многолетние биометрические наблюдения за ростом и развитием растений, отмечаются отношение растений к абиотическому и техногенному стрессу, их устойчивость и продуктивность. Особое внимание в работе уделено размножению интродуцированных пород с целью выработки оптимальных методов сохранения коллекций. Сделан вывод об успешности акклиматизации изучаемых таксонов в условиях Воронежской области и возможности их более широкого применения в лесном и садово-парковом хозяйстве региона.

Ключевые слова: питомник, лесопарковый участок, растения, коллекция, биоразнообразие, интродукция, адаптация

Creation and preservation of collections of introduced woody plants in the Voronezh region

Komarova O.V., Shipilova V.F.

All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology; Voronezh, Russia

[email protected]

Summary. In this paper, we study forest, ornamental and fruit woody and shrubby plants that grow in the amenity forest of the All-Russian Research Institute of Forest Genetics, Breeding and Biotechnology (Russian abbreviation - "Vniilgisbiotech") and in the Semiluksky arboretum (Voronezh region). The plants on both plots have been collected by the staff of the Institute as a result of a number of expeditions conducted between 1971 and 1990 and are placed as plantations, alley planting or small biogroups. Initially, the collections numbered more than 600 taxa, the current number of well-adapted species, forms and varieties ranges from 320 to 330 taxa. Over the years of the Institute's work, the Institute team have been carrying out detailed phenological and meteorological observations, performing soil analysis, biometric measurements and observations of plants growth, development and adaptation to abiotic and man-made stress. We paid special attention to the reproduction of introduced species and tried to identify optimal methods for preservation of our collections. As a result we can conclude that the studied plants have shown signs of successful acclimatization in the conditions of Voronezh region and can therefore be recommended for widespread use in forestry and landscape gardening of the region.

Key words, amenity forest, arboretum, plants, collection, biodiversity, introduction, adaptation

Введение. Поддержание биологического разнообразия мировой флоры - важнейшая задача, стоящая перед современной биологической наукой. Поскольку оскудение породного состава лесов грозит не только исчезновением уникальных таксонов флоры, потерей мест обитания фауны, но и способствует изменению климата и в конечном итоге ставит под угрозу выживание человеческой цивилизации [1], работы по повышению биоразнообразия должны стать приоритетом деятельности биологов и работников смежных отраслей.

Интродукция является одним из основных способов увеличения видового разнообразия в новой местности и пополнения дендрологического состава местной флоры [2]. Поскольку большинство опытов по интродукции ведётся на базе ботанических садов, а эти организации сосредоточены на демонстрационной и просветительской деятельности [3], а также в связи со спецификой лесных древесных растений, работа, проводимая ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех» является уникальной в своём роде, поскольку результаты такой работы находят непосредственное применение в лесном хозяйстве региона. Применение интродуцированных лесных пород наряду с автохтонными видами позволяет

более эффективно использовать лесные площади, добиваться создания более продуктивных насаждений, избегать рисков массово распространения вредителей, поражающих монокультуры местных видов древесных растений за счёт увеличения разнообразия породного состава. Также это позволяет эффективнее достигать целей в области устойчивого развития, включая климатические и природоохранные цели [4].

В ходе данной работы проанализированы и подытожены результаты более чем 50-летней деятельности сотрудников ВНИИЛГИСбиотех по созданию и сохранению коллекций интродуцированных древесных растений. Приводятся данные наблюдений и выводы об устойчивости изучаемых растений в культуре.

Конечная цель исследования — расширение ассортимента древесных пород, которые могут быть рекомендованы для внедрения в лесное хозяйство Воронежской области и, возможно, субъектов РФ со схожими почвенно-климатическими условиями. Поскольку области Центрального Черноземья являются малолесными регионами [5], работы по повышению устойчивости и продуктивности лесов здесь особенно актуальны и могут стать залогом увеличения лесистости региона.

Материалы и методы. Исследования проводятся на базе двух питомников Воронежской области: лесопаркового участка ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех» и в Коллекционно-маточного дендрарии (Семилукский питомник). Объектами исследования стали коллекции лесных древесных и кустарниковых растений в изучаемых питомниках. Для анализа взяты данные многолетних наблюдений, проводимых сотрудниками института, и текущих измерений на участках.

Фенологические наблюдения проводились по методике Лапина [6] с фиксацией сроков и продолжительности основных фенофаз (набухание и разверзание почек, начало и окончание цветения, созревание плодов, изменение окраски листьев и др.). Отмечалось соответствие этих фаз природным ритмам, через которые интродуцированные растения проходят у себя на родине, а также проводилось сопоставление с автохтонными видами Центрально-Чернозёмного региона.

Зимостойкость интродуцированных растений оценивалась по шкале Н.К. Вехова [7]. Также отмечались и другие факторы, влияющие на сезонные ритмы и устойчивость растений, такие как засуха, поздние весенние заморозки, повреждения вредителями, болезнями, поскольку все эти факторы могут быть лимитирующими при процессе интродукции растений и сказываться на успешности их адаптации [8, 9].

Особое внимание уделялось оценке семенной продуктивности видов, способов их семенного и вегетативного размножения, учитывалась способность видов к самовозобновлению, средняя урожайность насаждений и биогрупп.

Результаты исследований и их обсуждение. Лесопарковый участок ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех» (известный также под первоначальным названием «экспериментально-показательный дендрарий»), площадью 93,6 га, и Семилукский лесной питомник (известный также под первоначальным названием «Коллекционно-маточный дендрарий»), площадью 32 га, находятся в Воронежской области и относятся к ФГБУ «ВНИИЛГИСбиотех». Оба участка расположены на выщелоченных чернозёмах, т.е. в достаточно благоприятных почвенных условиях для выращивания лесных растений. Породный состав этих участков формировался по итогам экспедиций, организованных сотрудниками института в 1970-е годы. На сегодняшний день он включает в себя более 320 видов лесных древесных пород из разных частей бывших республик СССР.

В ходе создания коллекций в культуру были введены декоративные и ценные в хозяйственном отношении лесные древесные растения.

Основу ассортимента питомников составляют хвойные породы [10]. В частности, на территории изучаемых участков произрастают виды родов:

- Pinus (P. banksiana Lamb., P. strobus L., P. flexilis James, P. densiflora Sieb.et Zucc., P. ponderosa Dougl., P. cembra L., P. sibirica Mayr., P. koraiensis Sieb.et Zucc., P. pallasiana Lamb., P. sylvestris L., P. peuce Gris., P. nigra Am., P. pumila (РгЛ.) Regel и др);

- Abies (A. balsamea Mill., A. alba Mill., A. nephrolepis Maxim., A. excelsior Franco, A. veitchii Lindl, A. mayriana Miyabe, A. concolor Lindl. et Gord., A. homolepis Sieb. et Zucc., A. sachalinensis Mast, A. sibirica Ledeb., A. lasiocarpa Nutt, A. fraseri Poir., A. holophylla Maxim.);

- Larix (L. amurensis B.Kolesn, L. gmelinin Rupr., L. dahurica Turcz., L. decidua Mill., L. kamtschatica (Rupr) Carr., L. kurilensis Mayr., L. olgensis A.Henry., L. ochotensis B.Kolesn., L. sibirica Ledeb., L. sukaczewii Djil., L .kaempferi Lamb., L. japonica Carr.);

- Picea (P. ajanensis Fisch., P. glehni Mast., P. abies L., P. pungens Engelm., P.koraiensis Nakai, P. omorica Purk., P .obovata Ledeb., P. sitchensis Carr., P. sitchensis Carr., P. asperata Mast.);

- Thuja (различные формы и разновидности Th. occidentalis L., а также Th. plicata D. Don.);

- Pseudotsuga (формы Ps. mensiesii (Mirb.) Franc.);

- Metasequoia (M. gluptostroboides Hu et Cheng);

- Taxus (T. cuspidata Sieb.et Zucc., T. baccata L.);

- Juniperus (J. communis L., J.virginiana L., J. sabina L., J. horizontalis L., J. squamata 'Meyeri');

- Chamaecyparis (Ch. pisifera Sieb.);

- Tsuga (Ts. canadensis L.);

- Thujopsis (Th. dolabrata 'Variegata')

Из лиственных наиболее ценны в лесохозяйственном отношении роды:

- Quercus (Q. dentata Ttunb., Q. rubra L., Q. crispula Blume, Q. mongolica Fisch.ex Ledeb., Q. borealis Michx., Q .robur L.);

- Betula (B. pendula Roth., B. alleghaniensis Britt., B. lenta L., B. albossincnsis Burk., B. papyrifera Marsh., B. dalecarlica L., B. davurica Pall., B. ulmifolia Sieb.et Zucc., B. pendula var. carelica Hort., B. ermani var. lanata Regel, B. mandshurica Regel.);

- Salix (S. alatavica Kar.et Stscpegl., S. daphnoides Vill., S. iliensis Rgl., S. kangensis Nakai., S. brachypoda Kom., S. ledebourana Trautw., S. matsudana Koidz., S. pierotii Miq., S .pentandra L., S. gracilistyla Miq., S. schwerini T.Wolf., S. dasyclados Vimm.);

- Populus (P. trichocarpa Torr., P. deltoides March., P. tremula L., P. suaveolens Fisch., P. canadensis (P. bal. x P. bero), P. komarovii J.Vassil.ex Woros, P. maximowiezii Henry., P. piramidalis Rosier., P. jablocowii Jabl.);

- Alnus (A. maximowiezii Call., A. manshurica Hand.-Mazz., A. hirsuta Turcz., A. glutinosa Gaertn.);

- Fraxinus (F. mandshurica Rupr., F. rhynchophylla Hance, F. excelsior L.);

- Acer (A. platanoides L., A. barbinerve Maxim., A. ginnala Maxim., A. palmatum Thunb., A. ukurunduense Trautv.et Mey., A. tegmentosum Maxim., A. komarovii Pojark., A. pseudosieboldianum Kom., A. pseudoplatanus L., A. mono Maxim., A. saccharum Marsh.);

- Tilia (T. cordata Mill.);

- Carpinus (C. cordata Blume.);

- Fagus (F. sylvatica L.);

- Catalpa (C. bungei C.A.Mey., C. speciosa Ward., C. bignonioides Walt., C. ovata G Don., C. japonica Rend. f.)

Помимо традиционных лесных пород в данных дендрариях собраны и плодовые растения, в частности представители родов:

- Juglans (J. ailanthifolia Carr., J. sieboldiana Maxim., J. manshurica Maxim., J. cordiformis Maxim., J. cinerea L., J. nigra L.);

- Crataegus (C. amoldiana Sarg., C. dahurica Koehne., C. chlorosarca Maxim., C. sanguinea Pall., C. rivularis Nutt., C. horrida Medic., C. nigra Waldst.et Kit);

- Berberis (B. vulgaris L., B. polyantha Hemsl., B. ottawensis Schneid., B. ottawensis purpurea Schnei.);

- Sorbus (S. amurensis Koehne., S. commixta Hedl.);

- Prunus (P. salicina Lindl., P. divaricata Ldb., P. sogdiana Vass., P. nigra Ait.);

- Malus (M. niedzwetzkyana Dieck ex Koehne);

- Vitis (V. amurensis Rupr.);

- Actinidia (A. kolomicta Rupr., A. arguta Sieb.et Zucc.);

- Schisandra (S.chinensis (Turcz.) Baill.).

Несомненный интерес представляет и коллекция декоративных цветущих кустарников. В разные годы высаживались представители родов:

- Rhododendron (Rh. ledebourii Pojark., Rh. smirnovi Trautv., Rh. japonicum (A. Gray) J. V. Suringar, Rh. dahuricum L., Rh. mucronulatum Turcz., Rh. schlippenbachii Maxim.);

- Lonicera (L. belgica Ait., L. brownii Carr., L. coerulea L., L. caprifolium L., L. korolkowii Staph., L. morrowii A.Gray., L.prolifera Rehd., L. involucrata Banks., L. praeflorens Batal., L.glaucescens Rydb., L. tangutica Maxim., L. tatarica L., L .tolmatchevii Poyark.);

- Mahonia (Mahonia aquifolium Nutt.);

- Deutzia (D. amurensis Airy-Shaw., D. longifolia Franc, D. scabra Thunb.)

- Spiraea (S. betulifolia Pall., S. bumalda Burv., S. salicifolia L., S. sargentiana Rehd., S. media Fr. Schmidt., S. japonica L.);

- Rosa (R. albertii Rgl., R. pimpinellifolia L., R. alba L., R. dahurica Pall., R. acicularis Lindl., R. pendulina L., R. ambliotis C.A.Mey);

- Forsythia (F. europaea Deg.et.Bald., F. viridissima Lindl., F. suspensa Vahl., F. intermedia Zab.);

- Hydrangea (H. arborescens L., H. macrophylla (Thunb.) Ser.)

- Philadelphus (Ph. lewisii Pursh., Ph. schrenkii Rupr.);

- Weigela (W. middendorffiana C.Koch.,W. praecox Bail.);

- Syringa (S. josikaea Jacq., S. wolfii C.K.Schneid.);

- Amygdalus (A. nana L., A. triloba Ricker.);

- Chaenomeles (Ch. cathayensis Schneid.);

- Cotinus (C. coggygria Scop., C. coggygria f.purpureus Rehd.);

- Cytisus (C. aggregatus Chur.) и др.

Часть растений, составляющих коллекции данных дендрариев, включена в Красную книгу России [11].

За более чем 50 лет работы сотрудниками института генетики собраны сведения о биологических особенностях привезённых видов, изучена их экология, отношение к стрессовым факторам среды. Часть растений в настоящее время образует лесные насаждения, часть используется в качестве маточников, часть передана для внедрения лесохозяйственным предприятиям и другим партнёрам института. Так, например, в Белгородской области при участии института высажена промышленная плантация скороплодной формы ореха грецкого (Juglans regia L.), дающий плоды уже на второй год жизни растения, в настоящее время на плантации ведётся активный сбор урожая [12]. По отдельным видам ведутся научные работы в рамках Государственного задания Федерального агентства лесного хозяйства, разрабатываются рекомендации по посадке и уходу за культурами интродуцированных пород, даётся оценка возможности дальнейшей интродукции изученных видов в другие почвенно-климатические зоны Европейской части России.

Большинство изучаемых таксонов проявляют признаки успешной адаптации к условиям Воронежской области. Растения сохраняют жизненную форму, свойственную им в условиях естественного ареала. Результаты фенологических наблюдений показывают, что они проходят все фенологические фазы. Важнейший признак адаптации - плодоношение, он же - залог дальнейшего распространения растений в изучаемых условиях. Растения в условиях питомников Воронежской области дают жизнеспособные семена, отдельные виды - самосев. По возможности семена с растений собираются каждый год для дальнейшего проращивания.

Много лет ведутся опыты по различным способам предпосевной обработки семян для выявления наиболее подходящих методов. Установлено, что для большинства видов наилучшим способом подготовки семян к посеву является стратификация (в том числе снегование) при небольших положительных температурах +2-+5°С, длительность стратификации зависит от вида и может продолжаться от 1 до 4-6 месяцев (для крупносемянных видов, например, видов Pinus, Juglans и т.п). Часть мелкосемянных видов (из хвойных к ним относятся виды Picea из лиственных - Populus, Betula, Spiraea, Rhododendron и др.) стратификации не требует и высевается непосредственно в грунт либо под осень, либо хранят в прохладном месте и высевают в апреле следующего за сбором семян года. В этом случае предпосевная обработка сводится к замачиванию для отбраковки пустых семян, после чего семена просушиваются и смешиваются с песком для равномерного высевания. Для отдельных видов бобовых (Robinia, Gleditsia, Caragana) применяется вымачивание в воде повышенной температуры.

Помимо семенного размножения активно разрабатываются и методы вегетативного размножения, такие как деление куста, черенкование, прививка. К черенкованию особенно отзывчивы кустарниковые виды, но также и некоторые древесные (Chamaecyparis, Juniperus, Thuya, Berberis, Populus), хорошо черенкуются лианы (Aristolochia, Vitis, Actinidia, Lonicera caprifolium L.). Прививкой сохраняются ценные формы хвойных, например, плакучая форма, шаровидная форма кроны и др. На изучаемых участках активно ведутся прививки хвойных (Pinus, Larix, Picea). Отдельные наиболее ценные виды, такие как B. pendula Roth. var. carelica. размножаются микроклонально, что позволяет сохранить главный признак вида - необычную и ценную текстуру древесины. В Семилукском питомнике в данный момент произрастает плантация берёзы карельской, размноженной с использованием этого метода. Изученные методы размножения закладывают базу для потенциального получения промышленных объемов посадочного материала.

На базе института ведутся селекционные работы по выведению ценных хозяйственных сортов растений, выделяются устойчивые к различным факторам среды и болезням растения. На материале данных работ пишутся публикации, кандидатские и докторские диссертации.

Заключение. В результате проведённых исследований установлено, что большая часть видов хорошо приспособилась к условиям Воронежской области и может быть рекомендована для дальнейшего выращивания. Часть видов имеет несомненную лесохозяйственную ценность и пригодна к выращиванию в лесах Центрально-Черноземного региона. Декоративные растения могут быть

рекомендованы для озеленения городских территорий, а также использоваться в садово-парковом и приусадебном хозяйстве. Широкое внедрение изученных пород в практику региона поможет повысить биологическое разнообразие и устойчивость насаждений к негативным факторам среды, положительно влияя на лесистость и экологическую обстановку региона.

Список литературы:

1. Васильев А.В., Васюков В.М., Зинченко Т.Д. [и др.] Стратегии сохранения биоразнообразия: региональный аспект //Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2021. Т. 30. № 3. С. 5-22. Б01 10.24412/2073-1035-2021-10407.

2. Исматов С.С., Рузибаева Д.А., Икрамов М.М. Эколого-биологические основы сохранения биоразнообразия лекарственных растений в засушливых условиях Средней Азии //Вестник науки и образования. 2020. № 12-3 (90). С. 19-21.

3. Лепешкина Л.А., Воронин А.А. Ботанический сад ВГУ: стратегия сохранения региональной флоры //Флора и растительность Центрального Черноземья - 2019: материалы межрегиональной научной конференции, посвященной 50-летию организации участков Центрально-Черноземного заповедника Баркаловка и Букреевы Бармы, Заповедный, 13 апреля 2019 года. Заповедный: Мечта. 2019.С. 103-104.

4. Исмаилова Ж.Р. Экосистемные услуги как приоритетное направление природоохранной, климатической и энергетической политики // Охрана окружающей среды - основа безопасности страны: сборник статей по материалам международной научной экологической конференции, посвященной 100-летию КубГАУ, (Краснодар, 29-31 марта 2022 года) /Ответственный за выпуск А. Г. Кощаев. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И. Т. Трубилина»: Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина. 2022. С. 141-144.

5. Зиновьева И.С., Печерская О.А. Особенности устойчивого развития лесного сектора малолесного региона (на примере Воронежской области) //Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2021. Т. 9. № 1(52). С. 7-16. Б01 10.34220/2308-8877-20219-1-7-16.

6. Лапин П.И. Оценка перспективности интродукции древесных растений по данным визуальных наблюдений //Опыт интродукции древесных растений. М. 1973. С. 7 - 67.

7. Вехов Н.К. Методы интродукции и акклиматизации древесных растений // Тр. БИН АН СССР. Л. 1957. Сер. 6. Вып. 5. С. 93-106.

8. Кухлевская Ю.Ф., Колтунова А.И., Пикалова Е.В. Определение степени адаптивной способности, декоративности и успешности интродукции некоторых хвойных деревьев и кустарников в условиях Оренбуржья (на примере города Оренбурга) //Экосистемы. 2020. № 24 (54). С. 108-116.

9. Москаленко И.В., Любимов В.Б. Важнейшие абиотические факторы и адаптация к ним древесных растений //Актуальные научные исследования в современном мире. 2021. № 5-3 (73). С. 1420.

10. Комарова О.В., Дегтярева С.И., Дорофеева В.Д., Шипилова В.Ф. Сохранение биологических ресурсов хвойных растений в Воронежской области //Проблемы интродукции растений и сохранения биологических ресурсов: материалы всероссийской научной конференции с международным участием, Воронеж, 21 ноября 2023 года. Воронеж: Цифровая полиграфия. 2023. С. 61-67. Б01 10.17308/978-5-907669-40-6-2023-64.

11. Комарова О.В., Дорофеева В.Д., Шипилова В.Ф., Дегтярева С.И. Эколого-биологические особенности редких и исчезающих видов-интродуцентов в Центрально-Черноземном регионе //Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. 2021. № 139. С. 29-38. Б01 10.36305/0513-1634-2021-139-29-38.

12. Колов О.В. Одинцов А.Н., Комарова О.В. Воронеж Орех грецкий дерево древности - дерево будущего. Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт лесной генетики, селекции и биотехнологии", 2014. 86 с.