Эколого-биологические особенности развития унаби (Zizyphus jujubа Mill. ) в Волгоградской области

1998, 2001, 2002, 2004, 2005, 2006, 2007, 2009, 2010, 2013, 2016 или это - 15 лет из 30), и, наоборот, урожайность яровых превышала урожайность озимых (1987, 1988, 1995, 2000, 2003,).

В зонах Нижнего Поволжья сохранение влаги на полях весной и максимально эффективное её использование в течение вегетации - главная задача аграриев.

То обстоятельство, что локальным засушливым явлениям вся территория Нижнего Поволжья подвергается практически ежегодно, требует максимальной адаптации земледелия к природно-климатическим условиям, широкого освоения и внедрения в растениеводстве почвозащитных и влагосберегающих приемов обработки почвы. Особое значение в эффективном использовании атмосферных осадков приобретает чередование культур в севооборотах, их диверсификация и интенсификация агротехнологий, что обеспечивает не только повышение продуктивности пашни, но и энергетическую эффективность использования атмосферных осадков и производства сельскохозяйственной продукции.

Литература:

1. Болотов А.Т. Записки Андрея Тимофеевича Болотова. 1737-1796: В 2 т. / Примеч., послесл. В.Н. Ганичева. - Тула: Приок. кн. изд-во,1988.

2. Виткевич В.И. Сельскохозяйственная метеорология / В.И. Виткевич. - М: издательство «Колос», 1966 г.

3. Агроклиматический справочник по Волгоградской области. 2-е издание. - Ленинград, 1967 г.

4. Сажин А.Н. Погода и климат Волгоградской области / А.Н. Сажин, К.Н. Кулик, Ю.И. Васильев. - Волгоград: ВНИ-АЛМИ, 2010. - 306 с.

5. Отчеты научных исследований НВНИИСХ за 19872016 гг. (руководители отделов земледелия и растениеводства: Захаров П.Я., Болдырь Д.А., Буянкин В.И.).

PRACTICAL AGRICULTURAL METEOROLOGY IN

LOWER VOLGA REGION Leontyeva, E. E., N.S., Balakshina, V. I., K.B.N., and Taltynova, O. V., N.S. - Lower-Volga NIISKh, Affiliate of FNTs of Agroecology, RAN.

The article discusses the importance of qualitative evaluations of some meteorological elements for the agricultural practice in Lower Volga region. It analyzes how yields of grain crops depended on meteorological conditions during the 30 years from 1987 to 2016.

Keywords: precipitations, air and soil temperatures, air humidity,wind regime.

УДК 581 : 631.524

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ УНАБИ (ZIZYPHUS JUJUBА MILL.) В ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ

В.А. Семенютина, И.П. Свинцов, академик РАН, д.с.-х.н. - ФНЦ агроэкологии РАН, г. Волгоград

Приведены биоэкологические особенности развития шести сортов унаби (Zizyphus ^^Ьа Mill.): крупноплодные - Южанин, Та-Ян-Цзао, средне-плодные - Дружба, Финик и мелкоплодные - Те-мрюкский, Сочинский в условиях северной границы культивирования. Представлены результаты по росту и отношению к абиотическим факторам сре-

Прогнозы климатических изменений включают увеличение продолжительности вегетационного периода и теплообеспеченности, улучшение условий перезимовки. Это обуславливает актуальность исследований сортов субтропических растений по объективной оценке влияния абиотических факторов на растительные организмы, выявления их эколого-биологических особенностей и адаптации к внешним воздействиям [9, 10].

Значительный теоретический и практический интерес в этом отношении представляет унаби -Zizyphus jujuba Mill. (семейство Rhamnaceae). Сорта унаби являются ценными плодовыми, лекарственными, лесомелиоративными и декоративными растениями, обладают толерантностью к биотическим и абиотическим стрессам.

Унаби - Zizyphus jujuba Mill. - кустарник или невысокое дерево. Его родина Китай, где оно известно более 4000 лет, а площади промышленных насаждений достигают 200 тыс. га, культивируется в районах с субтропическим климатом по всему миру [1]. Промышленные посадки представлены на территории Средней Азии (южные районы Туркменистана, Таджикистана и Узбекистана), Центрального Азербайджана, Крыма, Молдовы, Румынии, Грузии, Армении [5, 6, 8]. Унаби распространено в Китае, Корее, Индии, Афганистане, Пакистане, Сирии, Японии, Австралии, Иране, Ираке, Турции, Средиземноморье [10]. В России выращивается в условиях Прикубанья [1]. Введено в культуру в Дагестане,

ды, проведен биохимический анализ плодов. Намечены пути и эколого-хозяйственные перспективы их многоцелевого применения.

Ключевые слова: сорт, Zizyphus ^^Ьа Mill., адаптация, толерантность, зимостойкость, засухоустойчивость, северная граница культивирования, морфо-метрические показатели, кластерный анализ.

Херсонской, Ростовской области, Ставропольском крае [3, 7, 8].

Материалы и методика исследований. Для определения биоморфологических признаков и их параметров, характеризующих хозяйственную ценность сортового разнообразия объектом исследований являлась коллекция сортов унаби (Zizyphusjujuba Mill.), произрастающая в ФГУП «Волгоградское». Коллекция включает крупноплодные (Та-Ян-Цзао, Южанин), среднеплодные (Дружба, Финик), мелкоплодные (Те-мрюкский, Сочинский) сорта, посадочный материал которых получен из Всероссийского НИИ цветоводства и субтропических культур. Почвы коллекционного участка - светло-каштановые, среднемощные, среднесуглинистые, сформированные на делювиальном наносе, состоящем из песков, залегающих однородной массой с глубины одного метра, характеризуются небольшим количеством гумуса (0,7-1,2 %). Данные анализа водной вытяжки свидетельствуют об отсутствии засоления почвенно-грунтовой толщи. На фоне изменяющихся метеорологических условий и влажности почвы в период вегетации изучался водный обмен и состояние унаби.

Результаты и их обсуждение. Для оценки эколо-го-физиологического состояния применяли лабораторные методы исследований, наблюдения за фенологией, ростом и развитием по общепринятым методикам. Ответная реакция на эти климатические факторы визуально определялась весной по наличию поврежденных побегов (рисунок 1).

i

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

0,9

0,8

П 7

m 0,6

& 0 5

X С1) 0,4

0 3

б 0,2

0,1

Сорта Zizyphus jujuba

5 6

Сорта Zizyphus jujuba

а б

1 - Та-ян-Цзао, 2 - Южанин, 3 - Финик, 4 - Дружба, 5 - Сочинский, 6 - Темрюкский Рисунок 1 - Степень адаптации по зимостойкости Zizyphus jujuba Mill.

В 10-летнем возрасте повреждаются эпизодически однолетние побеги до 50% (Сочинский, Темрюкский). Полностью отмирают побеги текущего года и частично повреждаются более старые ветви у 10-летних растений (Дружба, Финик - 0,40-0,56). Обмерзают 2-3-летние побеги и скелетные ветви у сортов Та-ян-Цзао, Южанин (0,30-0,34).

Оценивая поведение сортов Zizyphus jujubа в засушливых условиях можно констатировать, что

адаптация растительных организмов к новым условиям обитания происходит на всех уровнях организации: клеточном, организменном, популяцион-ном. В 3-летнем возрасте повреждение стволиков над уровнем снегового покрова проявлялось в виде трещин и морозобоин, у некоторых растений погибает надземная часть растений выше уровня снежного покрова (0,20-0,40) (рисунок 2).

Рисунок 2 - Повреждение стволиков и побегов Zizyphus jujuba низкими температурами

В нашем эксперименте в условиях жесткой засухи, когда температура окружающей среды повышалась до 40оС, а относительная влажность воздуха снижалась до 15%, недостаток влаги привёл к отбу-ханию протоплазмы, что способствовало повреждению протоплазматических структур. При одном и том же времени завядания листья растений с высокой водоудерживающей способностью увеличивают выход электролитов в меньшей степени, чем листья видов и сортов с более низкой водоудержи-вающей способностью [2, 4].

Результаты эксперимента позволили распределить сорта Zizyphus jujubа по степени засухоустойчивости на три группы: с высокой (1,6-1,98); средней (3,1-3,6); низкой степенью (4,2-4,7). В условиях Волгоградской области лучшим ростом и высокими адаптационными свойствами характеризуются растения I группы (мелкоплодные сорта).

Выявлено, что при интродукции растений в аридную зону наблюдается утолщение листовых пластинок и клеточных оболочек эпидермиса, развивается более мощная кутикула, наблюдается удлинение клеток палисадной ткани. В засушливых условиях палисадная ткань преобладает над губчатой. Под действием сухости воздуха и высокой температуры степень ксероморфности растений усиливается, что является важным показателем

приспособления к аридным условиям [2].

Определение индекса засухоустойчивости (поверхность листа / V объем листа) показало, что наименьшие величины индекса имеют Темрюк-ский, Сочинский (79,5), наибольшие - у Та-ян-Цзао (183,6), Южанин (175,1), промежуточное положение занимают Дружба (153,2), Финик (159,9). Наименьший индекс засухоустойчивости говорит о большей степени ксерофитности. Ксероморфность листа Zizyphus jujubа объясняется экологическими особенностями вида, ареал естественного распространения которого Китай, Индия, Афганистан, Таджикистан, Туркменистан, Узбекистан. Наибольший интерес для Волгоградской области представляют растения с мелкими листьями, которые характеризуются более высокой степенью засухоустойчивости, а также жароустойчивостью, что подтверждено наблюдениями в 2010 году.

Экспериментальные исследования показали, что разнообразные структурные приспособления защитного характера, направленные на сокращение расходов воды у Zizyphus jujubа, в основном сводятся к следующим: общее сокращение транспирирую-щей поверхности (на 52,05 % на 1 пог. м побега) за счёт уменьшения листовой поверхности (с 809,71 до 388,24 см2/пог. м) и усиленное развитие механической ткани.

0

2

3

4

5

6

2

3

4

34 33 32 31 30 29 2!

9

i 10 11 112 13 14

-Длина побега, см ^—Количество листьев, шт

а - Темрюкский,

34 33 32 31 30 29

-Длина побега, см ^-Количество листьев, шт

б - Та-ян-цзао

Рисунок 3 - Морфометрические показатели побегов растений мелкоплодных (а) и крупноплодных (б) сортов

б

а

Полученные данные подтверждаются многолетними наблюдениями за ростом и развитием различных сортов Zizyphus jujuba в коллекции. Ростовые процессы проходят при достаточном водоснабжении растений, когда обеспечивается высокая степень насыщения протоплазмы водой. Именно ростовые процессы признаны наиболее совершенной системой саморегуляции. У крупноплодных сортов (Та-ян-цзао) унаби есть опасность повреждения осенними заморозками из-за более длительного периода вегетации. В основе повреждений лежат градиентные нарушения температуры и оводненности побегов, которые происходят вследствие незавершения вегетационного процесса. У мелкоплодных сортов (Сочинский, Те-мрюкский) раньше завершается рост и одревеснение

годичных побегов, короче продолжительность роста побегов и период вегетации, поэтому растения этой группы имеют адаптивные преимущества [4].

Определены морфометрические характеристики некоторых сортов Zizyphus jujuba (рисунок 3). Коэффициенты изменчивости показателей длины побегов варьируют от 17,64-18,46 (Та-ян-цзао) до 29,2029,76% (Темрюкский).

Выявлена зависимость между морфометриче-скими показателями длиной побегов и количеством листьев у растений Zizyphus jujuba, которая описывается уравнением для мелкоплодных сортов с достоверностью аппроксимации R2 = 0,75 (тесная связь) и для крупноплодных сортов R2=0,49 (умеренная связь) (рисунок 4).

25 20 15 10 5 0

0

y = 0,6185x + 1,2598

t^gWf**

10 15 20

Длина побега, см

25

ч

си 20 -

S3 15 -

L_

S3 10 -

Ф

сц 5 -

y = 0,4885x + 3,6342 R2 = 0,4893

10 15 20

Длина побега, см

R = 0,7577

0

5

25

30

0

5

25

30

а б

Сорта: а - Темрюкский, б - Та-ян-цзао Рисунок 4 - Зависимость между морфометрическими показателями

35

- 30 s н

° ос

о 25

CD

20 15 10 5 0

h А

1 ,

1 i

Ширина Длина Масса Ширина Длина листа листа плода плода плода

' Сочинский к Та-Ян-Цзао Дружба

Изучение особенностей цветения и плодоношения унаби показало, что цветение их приурочено к периоду со среднесуточной температурой воздуха 22-24оС. Опыление цветков проходило благополучно при относительной влажности воздуха 35-45%. Заложение цветочных почек происходит в год цветения, в период роста годичных побегов в длину, обычно в июне-июле.

Zizyphus jujuba формируют урожай как на плодоносящих побегах, размещенных на старой многолетней древесине, так и на приростах текущего года. Основная часть урожая у всех сортов созревает на две-три недели раньше, чем плоды поздно цветущего прироста. На высокие адаптивные способности мелкоплодных форм указывает наличие самосева.

Плоды унаби имеют различную форму и величину (рисунок 5), содержат около 30% сахара, значительное количество аскорбиновой кислоты и Р-ак-тивных соединений, а также белки, значительное количество железа, кобальта, йода [1, 6].

Рисунок 5 - Степень морфологического сходства Zizyphus ^^Ьа

Если говорить о группе особей (наиболее типичный пример в интродукционной практике), то можно рассматривать ее адаптацию двояко: как сумму адаптаций отдельных индивидуумов в онтогенезе или в целом семенных поколений. В первом случае

речь идет о фенотипических изменениях отдельных растений. Во втором же процесс приспособления происходит на популяционном уровне и в приспособлении группы к новым условиям участвуют генотипы всех достигших половой зрелости особей.

Плоды в биологической продуктивности надземной массы унаби достигают значительных величин - от 30 до 40%. На высокие адаптивные возможности мелкоплодных сортов и сортосмеси указывает наличие самосева (рисунок 6).

Рисунок 6 - Развитие сеянцев Zizyphus jujuba в условиях каштановых почв

Иг1рНиз ]и]иЬа (унаби) на протяжении долгого времени используется в косметике и медицине. Несмотря на это химический состав плодов унаби мало изучен. В настоящее время развитие наукоемких технологий предусматривает расширение сырьевой базы биотехнологии и увеличение производства биологически активных веществ (БАВ). В плодах изученных сортов в условиях северной границы их культивирования (Волгоградская обл.) содержание аскорбиновой кислоты (432-751,6 мг %), биофлаваноидов (около 80 мг %) и сахаров (23,5-31,2 %) варьирует в зависимости от сортовых особенностей, географического места произрастания, времени сбора плодов, погодных условий вегетационного периода [4].

Заключение. Испытанные сорта унаби имеют потенциальные возможности в условиях засушливого лета. Главный лимитирующий фактор, определяющий их распространение это толерантность к низким температурам. При моделировании условий произрастания с учетом эдафических и орографических факторов испытанные сорта могут найти применение в частном садоводстве и озеленительных посадках.

В результате исследований выявлено, что наиболее устойчивыми в условиях светло-каштановых почв являются мелкоплодные (Сочинский, Темрюк-ский) сорта, которые перспективны для многофункциональных насаждений деградированных ландшафтов засушливого региона. На основе изучения эколого-биологических особенностей предложены сорта для широкого и ограниченного применения: крупноплодные - для частного садоводства и фермерских хозяйств; среднеплодные - для озеленительных целей; мелкоплодные для насаждений деградированных ландшафтов при создании зеленых зон пригородных территорий. Они рекомендуются для покрытия сухих южных склонов, создания живых изгородей и групповых посадок.

Литература:

1. Ксенофонтова Д.В. Перспективы возделывания унаби в условиях Краснодарского края / Д.В. Ксенофонтова, Л.В. Первицкая // Сб. статей. - Майкоп, Сочи, 1994. - С. 96-111.

2. Кулик К.Н. Эколого-экспериментальная интродукция хозяйственно-ценных растений для агролесомелиорации / К.Н. Кулик, И.П. Свинцов, А.В. Семенютина // Доклады РАСХН. - 2004. - № 3. - С. 19-24.

3. Мальцева А.Н. Особенности роста унаби на нижнем Дону / А.Н.Мальцева // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования: матер. 6 межд. симп. - М.: ВНИИ селекции и семеноводст. овощных культур, 2005. - С. 83-85.

4. Семенютина В.А. Биохимическая характеристика плодов и адаптация сортового разнообразия унаби в Нижнем Поволжье / В.А. Семенютина, И.П. Свинцов // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - №1. - С. 1089. URL: science-education.ru / 121-18217

5. Синько Л.Т. Зизифус - одна из ценнейших субтропических плодовых пород на юге / Л.Т.Синько / Итоги работ по субтропическому плодоводству // Тр. Гос. Никитского бот. сада, 2012. - №52. - С. 31-53.

6. Субтропическое растениеводство России / А. М. Са-пиев, В. В. Воронцов, В. В. Кобляков. - М.: Аграрная наука, 1997. - 184 с.

7. Сурхаев Г.А. Интродукция и перспективы использования унаби, миндаля и хурмы в западном Прикаспии: авто-реф. дис. канд. с.-х. наук: 06. 03.01. - Волгоград, 2006 - 22 с.

8. Шекиладзе А.А. Биоэкология хозяйственно-ценных форм унаби в условиях западной Грузии: дисс. ... канд. с.- х. наук, 06.01.10. Субтропические культуры. - Сухуми, 1985. - 174 с.

9. Mishra S. Temperature as a basic factor influencing phеnological stages in Zizyphus jujuba Mill. / S. Mishra, B. Krska // Acta Univ. Agric. Silvicult. Mendeliane Brunensins. -2009. - №57 (1). - Р. 89-95.

10. Royer D.L. Correlations of climate and plant ecology to leaf size and shape: potential proxies for the fossil record / D.L. Royer, P. Wilf, D.A. Janesko, E.A. Kowalski, D.L. Dilcher // American Journal of Botany. - 2005. - №92. - Р. 1141-1151.

ECOBIOLOGICAL SPECIFICS OF THE DEVELOPMENT OF ZIZYPHUS

IN VOLGOGRAG PROVINCE Semenyutina, V. A., and Svintsov, I. P., Acadimic RAN, D.S-Kh.N. - Federal Research Center of Agroecology, Complex

Melioration, and Protective Afforestation of the Russian Academy of Sciences.

The article presents bioecological specifics of the development of six varieties of zizyphus (ZizyphusjujubaMill.): large-fruited, Yuzhanin and Ta-Yan-Tszao, medium-fruited, Druzhba and Finik, and small-fruited, Temryukskiy and Sochinskiy, in the conditions of the northern border of cultivation. Presented are the results regarding the growth and the relation to abiotic factors of the environment and biochemical analysis of the fruits. The ways and eco-economic prospects of their multipurpose application are outlined.

Keywords: variety, ZizyphusjujubaMill., adaptation, tolerance, winter hardiness, drought resistance, northern border of cultivation, morphometric indicators, cluster analysis.