Биологический потенциал интродуцированных видов рода Gleditsia L. в нижнем Поволжье

АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО

УДК 635.9:634.95

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ ВИДОВ РОДА Gleditsia L. В НИЖНЕМ ПОВОЛЖЬЕ

А.В. Семенютина, доктор сельскохозяйственных наук А.Д. Климов, аспирант

Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации

Приведены материалы по оценке биологического потенциала родового комплекса Gleditsia L. в условиях интродукции. Выявлены закономерности адаптации, генеративного развития, плодоношения, отношения к лимитирующим факторам среды. Выделены перспективные виды Gleditsia L. для озеленения и защитного лесоразведения.

Ключевые слова: интродукция, гледичия, рост, развитие, плодоношение, биологический потенциал.

В последние годы интродукция хозяйственно ценных видов с целью повышения уровня биоразнообразия становится все более многофункциональным биоэкологическим средством обогащения дендрофлоры малолесных регионов [4]. Согласно Стратегии развития защитного лесоразведения в РФ на период до 2020 года [8], для адаптивно-ландшафтного обустройства деградированных территорий требуется создать 1,5 млн га насаждений.

Значительный практический и теоретический интерес представляет род гледичия (Gleditsia L.) семейства цезальпиниевые (Caesalpiniaceae R. Br.). Его виды являются ценными декоративными и лесомелиоративными растениями. Представители этого рода распространены в естественных лесах Северной и Южной Америки, Восточной Азии и Закавказье. Род объединяет 12 видов, которые не встречаются в дикорастущей флоре Нижнего Поволжья [5, 7].

Гледичии относятся к свето- и теплолюбивым породам. Они хорошо растут на Кавказе, юге Украины, в Ставропольском крае и Ростовской области, в республиках Средней Азии, где широко используются в озеленении, в насаждениях вокруг водохранилищ и при создании защитных лесных полос. Однако в Нижнем Поволжье из-за недостаточной изученности их биологического потенциала эти виды до настоящего времени не нашли широкого применения [6, 7, 9].

Цель исследований - комплексное изучение биологического потенциала видов рода Gleditsia L. в условиях интродукции и разработка их перспективного ассортимента для защитного лесоразведения и озеленения Нижнего Поволжья.

Объектом исследований являлись интродуцированные виды рода Gleditsia L.: водяная (G. aquatica Marsh.), каспийская (G. caspica Desf.), китайская (G. sinensis Lam.), техасская (G. texana Sarg.), японская (G. japonica Miq.), обыкновенная (G. triacanthos L.), обыкновенная ф. бесколючковая (G. triacanthos L. f. inermis (L.) Lbl.) [4]. Они произрастают в коллекциях ФГУП «Волгоградское» ВНИАЛМИ РАСХН; почвы -светло-каштановые, среднесуглинистые с небольшим количеством гумуса (до 1,38 %).

Опыт интродукции показал, что в условиях Волгоградской области большинство видов гледичий сохраняют свою жизненную форму, но не достигают высоты как в естественном ареале. Наибольший прирост наблюдается в 5-10-летнем возрасте (60-70 см в год). Анализ хода роста модельных деревьев показал скачкообразный характер текущего прироста в высоту с амплитудой колебаний в 0,91,0 м с первых лет жизни особи, снижение прироста до 20 см отмечено в возрасте 25 лет. Лучшим ростом в условиях сухой степи отличаются североамериканские виды (G. triacanthos, G. texana), которые в возрасте 35 лет достигают высоты от 7,6-8,2 м при диаметре ствола 16,1-20,4 см. Своей видоспецифичной высоты G. japonica и G. sinensis (дальневосточные виды) в условиях интродукции не достигают.

Неблагоприятные условия среды сказываются на росте и развитии растений, а, следовательно, и на переход от вегетативной к репродуктивной стадии. Возраст, в котором растение вступает в репродуктивный период, важен для интродукции, селекции и декоративного садоводства.

Многие авторы отмечают, что внешние факторы влияют на репродуктивное развитие через изменение внутренних факторов [2, 3, 10]. Первое цветение у гледичии обыкновенной и техасской, водяной наблюдалось в возрасте 5 лет, японской - 6, каспийской и китайской - 8 лет. Единичное завязывание плодов происходит в основном на второй или третий год после начала цветения. Плоды созревают в октябре, одновременно с окончанием вегетации, и висят до весны. В годы исследований семена полностью вызревали.

Гледичия не имеет специальных генеративных побегов. С появлением на побегах листьев появляются и соцветия. Соцветия постепенно удлиняются, и бутоны становятся крупнее. Продолжительность периода от раскрытия почек до цветения зависит от погодных условий года.

Начало цветения на юго-востоке Волгоградской области происходит в первой декаде июня; массовое цветение - в начале второй декады (табл. 1). Период цветения растянут, и длится в среднем 5-18 дней. При жаркой и сухой погоде сроки цветения сокращаются. Цветки с приятным запахом, весьма медоносные.

Таблица 1 - Календарь цветения и созревания семян видов 0!еёШ1а Ь.

Названия видов Сроки цветения Среднемного-летние сроки цветения Продолжительность цветения, дни Сроки созревания семян

начало массово е конец

triacanthos 7.06 10.06 17.06 10.06* 30.05-20.06 4-6 16.10

triacanthos f. inermis 9 .06 12.06 18.06 10.06 29.05-20.06 6-9 18.10

texana 6.06 11.06 17.06 11.06 29.05-23.06 6-10 17.10

aquatica 8.06 16.06 21.06 10.06 06.06-22.06 12-18 11.10

sinensis 6.06 9.06 14.06 10.05 05.06-15.06 7-10 16.10

japónica 3 .06 6.06 12.06 06.06 26.05-15.05 4-6 11.10

caspica 4.06 9.06 16.06 05.06 23.05-18.06 7-12 17.10

* - в числителе - средняя дата, в знаменателе - крайние.

С момента оплодотворения начинается усиленный рост плодов. Уже на пятый день после оплодотворения они у гледичии обыкновенной и бесколючковой формы достигают 2 см длины, а через месяц - нормальных размеров. Плоды гледичии каспийской и техасской растут гораздо медленнее, чем остальные виды, у различных видов гледичий отличаются по форме и размерам.

В зависимости от возраста изменяется интенсивность плодоношения. Стабильное плодоношение наблюдается через несколько лет после вступления в генеративную фазу (табл. 2).

Таблица 2 - Характер цветения и плодоношения видов Gleditsia L.

Названия видов Цветение, балл Плодоношение, балл

triacanthos 4,1-4,5 3,4-4,0

triacanthos f. inermis 4,7-5,0 4,0-4,6

texana 4,0-4,4 2,9-3,8

aquatica 4,1-4,8 2,8-3,6

sinensis 3,8-4,7 2,3-3,1

japónica 4,1-4,4 2,1-2,9

caspica 4,4-4,9 2,0-2,7

Будущий урожай во многом определяется погодными условиями во время цветения и завязывания плодов. Исследованиями установлено, что масса семян гледичии положительно коррелирует с количеством выпавших осадков и суммой активных температур в период их созревания (табл. 3). Формирование более крупных плодов и семян наблюдается в раннем возрасте (до 15 лет).

В Волгоградской области виды гледичии стабильно цветут и плодоносят. Для производства большое значение имеет качество семян, которое является одним из критериев акклиматизации видов в новом районе.

Таблица 3 - Морфологические признаки плодов и семян Gleditsia triacanthos

Показатели 2012 год 2013 год

М ср. min -max C % М ср. min-max C %

Длина черешка, см 2,9* 1,8-3,7 16,0 2,6 1,3-3,6 16,2

Длина плода, см 29,8 23,9-37,0 13,6 25,3 20,0-32,6 13,0

Ширина плода, см 3,3 2,4-4,5 14,8 2,8 2,2-3,7 14,3

Количество семян, шт. 17,9 11-23 17,9 14,3 10-18 12,9

Длина семян, см 9,5 7,4-11,5 12,3 9,8 8,5-11,5 7,6

Ширина семян, см 5,9 4,5-7,5 11,7 6,7 5,8-7,3 6,3

Масса 100 семян, г 14,1 6,0-23,1 17,3 16,4 12,2-19,5 12,2

* М ср. - среднее значение признака, min, max - минимальные и максимальные значения показателей, C % - коэффициент вариации.

Лучшей всхожестью отличаются семена гледичии техасской (46-64 %) и обыкновенной ф. бесколючковой (48-62 %). У остальных видов всхожесть в пределах 33,5-55,8 %.

Интродуцированные виды рода Gleditsia L. в условиях светло-каштановых почв отличаются засухоустойчивостью. Эколого-физиологическая оценка показала, что оводнённость листьев у всех изученных видов в течение вегетационного периода изменялась незначительно, что указывает на засухоустойчивость представителей этого родового комплекса (табл. 4).

Таблица 4 - Содержание воды в листьях гледичии, % от сырого веса

Названия видов 2012 2013

июнь июль август июнь июль август

triacanthos 67,2+2,91 65,4+3,26 59,8+2,10 67,2+2,61 65,0+2,76 64,1+2,10

texana 63,4+2,09 62,7+2,04 60,2+2,17 65,5+2,72 62,3+1,30 61,5+1,73

aquatica 62,4+1,98 61,5+2,71 58,5+1,02 64,2+3,00 62,3+1,45 59,4+1,51

sinensis 61,3+2,12 61,0+1,43 58,6+0,84 63,1+2,90 62,7+1,29 58,9+1,29

japónica 60,4+1,04 59,5+0,95 57,4+1,05 62,5+3,08 61,2+1,13 58,4+0,95

caspica 67,1+2,36 66,5+3,10 59,6+1,43 68,5+3,53 65,9+2,04 65,0+2,62

Наиболее засухоустойчивые виды 01еёШ1а (О. caspica, О. triacanthos, О. 1ехапа) способны резко снижать процессы водообмена при недостаточном водообеспечении и максимально увеличивать в оптимальных условиях. Они хорошо переносят летние температуры воздуха 40-44 °С, что очень важно для продвижения Gleditsia Ь. в засушливые регионы.

Виды рода Gleditsia Ь. распространены преимущественно в теплом климате. Температурный режим зимних месяцев зачастую лимитирует рост этой культуры севернее ареала. Лучше остальных перезимовывают в коллекциях североамериканские виды, которые имеют высокий балл адаптации по зимостойкости. Ареал их естественного распространения находится на тех же географических широтах, что и Нижнее Поволжье. Гледичия каспийская и японская страдают от морозов больше, чем остальные виды, так как они заканчивают вегетацию относительно позже других - в октябре. В условиях холодного и влажного лета и ранней осени побеги не успевают подготовиться к перенесению холодного времени года и в сильные морозы подмерзают (табл. 5).

Таблица 5 - Адаптация гледичии по зимостойкости и засухоустойчивости

Виды Экстремально Экстремально Степень адаптации по

низкие высокие зимо- засухо-

температуры температуры стойкости устойчивости

каспийская 0,81-0,89 0,75-0,98

водяная 0,78-0,87 0,74-0,91

обыкновенная -37°С +40°С 0,81-0,95 0,77-0,95

китайская 0,82-0,93 0,70-0,91

техасская 0,91-1,00 0,73-0, 94

японская 0,59-0,79 0,70-0,85

Способность давать доброкачественные семена и образовывать самосев указывает на возможность успешного выращивания культур гледичии на малопродуктивных землях. В южных районах Нижнего Поволжья гледичии проходят полный цикл сезонного развития, цветут и плодоносят. Отмечено, что они вступают в генеративную фазу с 5-7 лет. Созревание плодов приходится на осенний период (октябрь). Семенная продуктивность у видов различного географического происхождения варьирует по годам.

Изучение плодоношения гледичий показало возможность получения в Волгоградской области семян хорошего качества. Семенное размножение обеспечивает лучший рост и развитие растений. Растения, выращенные из семян, более долговечны и устойчивы к неблагоприятным условиям. Для создания лесомелиоративных комплексов необходим стандартный посадочный материал. Технические требования к сеянцам регламентируются соответствием их размера, параметрам, предусмотренным ГОСТ 3317-90. При выращивании на питомниках Волгоградской области сеянцы гледичии по своим биометрическим показателям соответствуют саженцам, но второго сорта, так как имеют толщину стволика у корневой шейки не менее 3,0 мм и высоту 25 см.

Гледичия японская отнесена к группе неперспективных - ежегодно сильно обмерзает и требует селекционного отбора.

В результате оценки биологического потенциала интродуцированных видов рода Gleditsia L. выявлено, что они являются ценными для озеленения населенных пунктов и создания лесных полос в засушливых южных районах с засоленными почвами. Наиболее перспективны для зеленых насаждений (уличных посадок, парковых аллей и ажурных групп) бесколючковые формы. Из колючих форм гледичии рекомендуется создавать высокие живые изгороди. Виды родового комплекса Gleditsia L. - гледичия являются хозяйственно ценными древесными видами для обогащения дендрофлоры деградированных ландшафтов засушливого региона.

Библиографический список

1. Климов, А.Д. Эколого-биологическое изучение интродуцированных гледичий в условиях Волгоградской области [Текст] / А.Д. Климов. - Ломоносов - 2013: ХХ Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: секция «Биология»; 813 апреля 2013 г., МГУ им. М.В. Ломоносова. - М.: Макс Пресс, 2013. - С. 356-258.

2. Методические указания по семеноведению древесных интродуцентов в условиях засушливой зоны [Текст] / А.В. Семенютина [и др.]. - М.: Россельхозакадемия, 2010. - 57 с.

3. Научно-методические указания по оптимизации дендрофлоры лесомелиоративных комплексов [Текст] / А.В. Семенютина [и др.]. - Волгоград, 2012. - 40 с.

4. Семенютина, А.В. Ассортимент деревьев и кустарников для мелиорации агро- и урболандшафтов засушливой зоны [Текст]: науч.-метод. рекомендации / А.В. Семенютина. - М., 2002. -59 с.

5. Семенютина, А.В. Дендрофлора лесомелиоративных комплексов [Текст] / А.В. Семенютина; под ред. И. П. Свинцова. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2013. - 266 с.

6. Семенютина, А.В. Принципы формирования и размещения культурценозов в санитарно-защитных зонах на техногенных землях [Текст] / А.В. Семенютина, В.М. Кретинин, С.С. Таран // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. - 2013. - № 2 (30). - С. 53-59.

7. Семенютина, А.В. Декоративное садоводство и озеленение урбанизированных экосистем [Текст] / А.В. Семенютина, И.Ю. Подковыров, Г.В. Подковырова. - Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ, 2013. - 144 с.

8. Стратегия развития защитного лесоразведения в Российской Федерации на период до 2020 года [Текст] / К.Н. Кулик [и др.]. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2008. - 34 с.

9. Semenyutina, A.V. Comprehensive assessment of species of Gleditsia in Volgograd region / A.V. Semenyutina, A.D. Klimov The role of botanical gardens in conservation of plant diversity: proceeding of the international scientific practical conference Dedicated to 100th Anniversary of Batumi Botanical Garden. Part I. - Batumi, Georgia, 2013. - P. 210-211.

10. Semenyutina, А^. Bioecological justification assortment of shrubs for landscaping urban landscapes / А^. Semenyutina, SM. Kostyukov Accent graphics communications. -Montreal, QC, Canada, 2013. - 164 p.

E-mail: vnialmi@yandex.ru