Эколого-биологические особенности представителей семейства Rosaceae в условиях интродукции

Размещено на http://www.allbest.ru

УДК 582.734.581.522.4

ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ

ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ СЕМЕЙСТВА ROSACEAE

В УСЛОВИЯХ ИНТРОДУКЦИИ

Чукуриди С.С. - доцент, кандидат биологических наук

Кубанский государственный аграрный университет

Семейство Rosaceae Adans. - одно из самых важных в отделе Magnoliophyta по использованию в различных областях деятельности человека. Оно служит основой плодоводства и декоративного садоводства; его виды имеют ценную древесину, являются хорошими медоносами, применяются в полезащитном лесоразведении, в фитотерапии. Эфирное масло розы (Rosa damascena Mill.) используется в парфюмерии и медицине. Лекарственными являются плоды черемухи (Padus avium Mill.); вишни (Cerasus vulgaris Mill.); корневища и корни кровохлебки (Sanguisorba officinalis L.), жирное масло семян абрикоса, персика, сливы, миндаля и др.

В мире произрастает 118 родов, 3500 видов, обитающих почти во всех флористических областях (Флора Восточной Европы, 2001). Поэтому человек издавна стремился привлечь в культуру новые виды и формы, более урожайные, лекарственные, декоративные. Долгие годы на Кубани этот процесс протекал стихийно. В середине ХХ века профессором И.С. Косенко была начата интродукция растений на научной основе (Косенко, Уманцева, 1971). В 1959 г. был заложен ботанический сад, проект которого разработала старший научный сотрудник И.А. Уманцева (Цицин, 1974). Более 40 лет здесь ведется научная работа по интродукции и акклиматизации растений. Коллекционный фонд ботанического сада составляет 1200 видов деревьев и кустарников и около 800 - травянистых растений. Семейство Rosaceae - одно из самых крупных по таксономическому составу - 41 род, 328 видов. Их природные ареалы характеризуются различными климатическими условиями: от холодного и умеренно-холодного до умеренно-теплого и субтропического.

Целью данной работы являлось изучение эколого-биологических особенностей 50 видов сем. Rosaceae, интродуцированных в ботаническом саду КубГАУ в 1991-2001 гг.

ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Ботанический сад, где выполнялась работа, расположен у западной границы г. Краснодара на второй и третьей террасах реки Кубань. Географические координаты: 45 северной широты и 39 восточной долготы. Почва - малогумусный тяжелосуглинистый чернозем на лессовидных отложениях. В верхних горизонтах реакция почвы нейтральная, в нижних - слабощелочная. Грунтовые воды залегают на второй террасе на глубине 2-5 м, на третьей - 8-12 м.

Климат умеренный: лето жаркое, зима малоснежная с частыми оттепелями. Среднегодовая температура +10,7єС; средняя максимальная температура июля +23,2єС; в последние годы до +38-40єС; средний минимум -2,3єС (январь). Безморозный период - 191 день. Первые заморозки - в третьей декаде октября, последние - в первой декаде апреля.

Среднегодовое количество осадков - 608 мм; за холодный период (ноябрь-март) - 234 мм, за теплый (апрель-октябрь) - 374 мм. Суховеи бывают в марте, но возможны и в другие месяцы.

В целом экологические условия благоприятны для интродукции растений; плохо влияют на развитие некоторых видов малоснежные зимы с частыми оттепелями и жаркое сухое лето с низкой влажностью воздуха.

В период исследований 1991-2001 гг. климатические условия соответствовали общей характеристике, но отдельные годы отличались резкими аномалиями - высокой влажностью, необычно холодной зимой (2001 г.) и чрезвычайно сухим летом и высокой температурой (1994, 1996, 1999 и 2000 гг.). В качестве объектов были выбраны 50 видов сем. Rosaceae, введённые в культуру в 60-80-е годы XX века.

Из них наиболее многочисленны кустарники - Amelanchier alnifolia Nutt.; Chaenomeles japonica (Thunb.) Lindl. ex Spach.; Ch. maulei C.K. Schneid; Ch. superba Rehd. cv. Ernst Finken; Ch. superba Rehd. cv. Hollandia; Cotoneaster roseus Edgew.; Cot. lucidus Schlecht.; Cerasus glandulosa (Thunb.) Loisel.; C. tomentosa (Thunb.) Wall.; Exochorda korolkovii Lavall.; Laurocerasus officinalis Roem.; Pyracantha coccinea Roem.; Rhodothypos scandens; Sorbaria sorbifolia (L.) A. Br. и другие. Всего 54% от общего количества изучаемых видов.

Деревья составляют 33%. К ним относятся: Cerasus avium (L.) Moench.; Crataegus submollis Sarg.; Cr. douglasii Lindl.; Malus niedzwetskyana Dieck.; Pseudosydonia sinensis C.K. Schneid.; Pyrus elaeagnifolia Pall.; Sorbus torminalis Crantz. и другие.

Полукустарники - Rubus caesius, R. laciniatus.

Многолетние травы: Duchesnea indica (Andr.) Focke.; Potentilla reptans L.; Sanguisorba officinalis; Agrimonia eupatoria, Filipendula vulgaris, Geum urbanum.

Видовые названия уточнялись по С.К. Черепанову (1995) и Флоре Восточной Европы (2001).

Средний возраст деревьев - 29 лет, кустарников - 33 года. большинство изучаемых деревьев и кустарников выращены из семян. Следовательно, этапы онтогенеза проходили у них в одинаковых экологических условиях.

Многолетние травы размножались вегетативным способом. Все виды, взятые для исследований, ежегодно цветут и плодоносят, за исключением Kerria japonica и Stephanandra tanakae, которые цветут, но не дают семян и плодов.

Для уточнения морфологических признаков использовались: Флора СССР, т. 9, 1939; Флора СССР, т. 10, 1941; Флора Восточной Европы, 2001 и др. Наблюдения за местными интродуцированными видами - Malus orientalis, Sorbus torminalis, Pyrus caucasica и др. велись не только в ботсаду, но и в естественных условиях в Абинском, Северском, Мостовском районах Краснодарского края. В работе использовался Гербарий кафедры общей биологии и экологии, где представлена коллекция видов сем. Rosaceae, распространённых в лесных и степных фитоценозах в Краснодарском крае.

При изучении интродуцентов использовались методики Главного Ботанического сада (Плотникова, 1975; Методические указания по семеноведению интродуцентов, 1980). Фенологические наблюдения велись за одними и теми же экземплярами каждого вида, таксономическая принадлежность которого точно установлена. Биометрические исследования проводились по методике А.А. Молчанова, В.В. Смирнова (1967).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Семейство Rosaceae во многих ботанических садах, как северных, так и южных, является преобладающим по количеству интродуцированных видов.

В ботсаду КГАУ наиболее полно из сем. Rosaceae представлены подсемейства Maloideae, Rosoideae, Prunoideae (табл. 1). По географическому происхождению, как и в других ботанических садах умеренной первенство принадлежит восточноазиатской и североамериканской флоре; затем следуют флоры Крыма и Кавказа, Средней Азии, Дальнего Востока, Восточной Европы, Сибири и Урала, Западной Европы.

Подсемейство Quillajeoideae представлено родом Exochorda Lindl., распространённом в Центральной и Средней Азии. В ботсаду КГАУ растут 4 вида: E. korolkovii Lavall.; E. racemosa (Lindl.) Rehd.;E. giraldii Hesse; E. tianshanica Gontsch. E. korolkovii относится к редким и исчезающим видам (Редкие и исчезающие виды …, 1983).

Подсемейство Spiraeoideae насчитывает шесть родов, 24 вида. Род Spiraea представлен видами: S. crenata L., S. japonica L., S. hypericifolia L., S. bumalda Burv. И др. все они засухоустойчивы, зимостойки, неприхотливы к почве.

Таблица 1 - Представленность таксонов сем. Rosaceae Adans. в ботаническом саду КГАУ на 1.01.2000 г.

Sibiruea laevigata (L.) Maxim. - редкий исчезающий вид. За все годы наблюдений (Чукуриди, 2000) ежегодно цвела, но не плодоносила.

Stephanandra tanakae Franch et Sav. - красивоцветущий кустарник, засухоустойчивый и зимостойкий. Цветёт, но не плодоносит.

Род Physocarpus включает виды Ph. amurensis (Maxim.) Maxim.; Ph. opulifolius (L.) Maxim.; Ph. ribesifolia Kom., особенно декоративных листьями.

Из рода Sorbaria в ботсаду растут S. sorbifolia (L.) A. Br. и S. arborea C.K. Schneid. - декоративные кустарники, зимостойкие и засухоустойчивые.

Травянистые многолетники представлены видом Filipendula vulgaris Moench., который ежегодно цветёт, плодоносит, но размножается, в основном, вегетативно. биологический ботанический селекция rosaceae

Подсемейство Rosоideae включает 13 родов, среди которых травянистые многолетники - Agrimonia L., Geum L., Duchesnea Smith., Fragaria L., Poterium L., Potentilla L., Sanguisorba L.; полукустарники из рода Rubus L., кустарники: Rosa L., Rhodotypos Sieb. et Zucc., Pentaphylloides Hill. - всего 83 вида.

Подсемейство Maloideae - самое многочисленное: 13 родов, 162 вида. Род Amelanchier Medik. Представлен 5 видами, 5 гибридами. Светолюбивые, засухоустойчивые, зимостойкие. Род Chaenomeles Lindl. Включает 2 вида, 3 культивара. Это полувечнозелёные кустарники, красиво и долго цветущие. Многими видами представлены роды Cotoneaster Medik., Crataegus L., Malus Hill., Sorbus L. Монотипные роды - Pseudocydonia Schneid. и Pyraсantha M. Roem. К редким и исчезающим относятся Crataegus tournefortii Griseb, Malus niedzwetskyana Direck.

В подсемействе Prunoideae наиболее полно собраны роды Cerasus Hill. (10 видов); Padus Hill. (17 видов), все виды светолюбивы, засухоустойчивы, зимостойки. Редкие и исчезающие - Amygdalus nana L., Princepia sinensis (Oliv.) Bean., Cerasus glandulosa (Thunb.) Loisel.

В табл. 2 представлена биологическая характеристика изученных интродуцентов сем. Rosaceae.

Число особей каждого вида колеблется от двух (Prinsepia sinensis, Malus niedzwetskyana) до многих, образующих в ботсаду заросли (Sorbaria sorbifolia, Rubus laciniatus и др.). Высота деревьев находится в пределах 11-5 м (Pyrus elaeangifolia, Malus baccata); кустарников - 5-0,5 м (Amelanchier alnifolia, Pentaphylloides fruticosa).

Таблица 2 - Биологическая характеристика интродуцентов сем. Rosaceae Adans., 1991-2000 гг.

* - редкие и исчезающие виды

Диаметр ствола у деревьев 29-9 см; ширина кроны - 9,5-5 м; у кустарников диаметр стволика колеблется в пределах 7,8-1,5 см. болезни, поражающие интродуценты сем. Rosaceae - монилиоз, парша, мучнистая роса, бурая пятнистость.

Большое разнообразие жизненных форм в сем. Rosaceae обусловлено их происхождением из различных флористических областей, где формировался генотип каждого вида (табл. 3).

Таблица 3 - Происхождение древесных интродуцентов сем. Rosaceae ботанического сада КГАУ

В связи с этим большая часть видов начинает вегетацию после 12 марта: Chaenomeles maulei - 14,03; Sorbus torminalis, Crataegus submollis - 29,03; Cerasus glandulosa - 30,03; Craraegus douglasii - 04,04 и т.д. (табл. 4).

Наступление каждой фенофазы в разные годы отмечалось раньше или позже в зависимости от прогревания воздуха, почвы и количества выпадающих осадков. Типичная весна в г. Краснодаре - ранняя и уже в феврале набухание почек происходит у 50% интродуцентов, но последующее постоянное понижение температуры в ночные часы и даже заморозки в марте прекращают деятельность ферментов и задерживают развитие растений. Такое явление наблюдалось весной 1993, 1997, 1998, 1999 гг.

Таблица 4 - Биологическая характеристика некоторых видов сем. Rosaceae, изученных в период 1993-2000 гг.

Ранняя вегетация ежегодно наблюдается у Chaenomales japonica, Ch. superba, Sorbaria sorbifolia и др.; поздно начинают вегетацию Spiraea japonica (4.04), Crataegus tournefortii (6.04). Для Chaenomeles japonica, Ch. superba и др. характерно раннее, обильное красочное длительное цветение (52-51 день) (рис. 1).

Рисунок 1 - Chaenomeles superba cv. Hollandia в ботаническом саду КГАУ. 15 апреля 2002 г. Цветение.

Позже зацветают Exochorba кorolkovii, Malus baccata, M. orientalis и др. и цветут 10-12 дней. В течение всего лета цветут Kerria japonica, Pentaphylloides fruticosa (100-102 дня).Большинство видов прекращает цветение в период с 22 мая по 1 июня. В июне цветут Cotoneaster rosea, Spiraea crenata; в июле - Sorbaria sorbifolia, Stephanandra tanakae, Spiraea japonica.

Начало плодоношения приходится на конец июня - начало июля; массовое созревание плодов: середина-конец августа. Рано созревают плоды у Amelanchier alnifolia (начало июля); Crataegus douglasii (середина июля).

У Malus orientalis плодоношение обильное один раз в 2-3 года и плоды созревают неодновременно - в период с 15 июля по 27 августа.

Очень долго - три-два месяца формируются плоды у Chaenomeles japonica, Pseudocydonia sinensis, Cydonia oblonga, Crataegus tournefortii.

На рис. 2 представлен ритм сезонного развития видов рода Chaenomeles, откуда следует, что у хеномелесов длительный период цветения и созревания плодов.

Окончание вегетации в условиях Краснодара отмечается в конце октября - начале ноября. Пониженные температуры в ночные часы с первой декады октября приводят к расцвечиванию листьев образующимися антоцианами. Виды Pseudocydonia sinensis, Padus virginiana, Cerasus vulgaris, Sorbus aucuparia и др. имеют осенью красивую красновато-желтую, пурпурную окраску листьев.

Рано начинается листопад у Prinsepia sinensis, Cerasus glandulosa; у остальных видов он растянут с 12.10 по 2.11. в засушливые годы - 1998, 2000 наблюдался преждевременный листопад. Многие виды очень декоративны в период плодоношения - Malus baccata, Cotoneaster roseus, Pyracantha coccinea, Sorbus aucuparia, Pseudocydonia sinensis.

Изучение отношения интродуцентов к экологическим факторам показало, что 60% исследуемых видов являются засухоустойчивыми и зимостойкими. Оценку засухоустойчивости проводили в конце августа или начале сентября. Недостаточно засухоустойчивы: Cotoneaster roseus, Princepia sinensis, Kerria japonica, Rhodothypos scandens. У этих видов при длительном воздействии высоких температур в течение июля-августа наблюдается усыхание листьев на однолетних побегах и скелетных ветвях.

В зимний период наиболее низкие температуры наблюдаются в январе. В 2000 г. минимальная температуря января составила -14,6єС; в 2001 г.- -10,2єС, в связи с чем произошло оледенение ветвей, подмерзание однолетних побегов. Такое явление наблюдалось у Pseudocydonia sinensis, Cerasus glandulosa, Cotoneaster roseus, Exochorda Korolkovii, Spiraea japonica.

На основании фенологических наблюдений по срокам начала и окончания вегетации интродуцентов выделены две феногруппы РР и РП (табл. 5)

В группе РР насчитывается 4 вида, которые характеризуются быстрым окончанием роста побегов, полным одревеснением, ранним листопадом; продолжительность вегетации 160-199 дней.

Таблица 5 - Сроки и продолжительность вегетации интродуцентов различных фенологических групп сем. Rosaceae Adans. в ботсаду КГАУ (1993 - 2001 гг.)

В группу РП входят 20 видов: Chaenomeles japonica, Ch. superba cv Ernst Finken, Sorbus torminalis, Sorbaria sorbifolia, Spiraea japonica и др. В условиях Куьани это самая перспективная группа. Рост побегов продолжается у них длительное время, но благодаря теплой осени в сентябре у 98% прирост текущего года успевает одревеснеть. Продолжительность вегетации 200-256 дней. Незначительно обмерзает прирост у Rhodothypos scandens, Stephanandra tanakae, Laurocerasus officinalis.

Изучение продолжительности роста побегов позволило выделить 4 группы растений:

I группа - с коротким периодом роста, 33-40 дней - Amygdalus nana, Sorbus intermedia, Pyracantha coccinea, Laurocerasus officinalis, Cerasus glandulosa, Spiraea japonica, Padus virginiana.

II группа - со средним периодом роста, 44-60 дней - Pyrus caucasica, Sorbus aucuparia, Princepia sinensis, Cerasus tomentosa, Amelanchier alnifolia, Aronia melanocarpa, Rhodothypos scandens.

III- группа - с длинным периодом роста, 60-71 день - Crataegus douglasii, Cr. submollis, Pentaphylloides fruticosa, Stephanandra tanakae.

IV группа - с очень длинным периодом роста, 150-188 дней - Chaenomeles japonica, Ch. maulei, Ch. superba, Cotoneaster roseus, C. lucidus, Malus orientalis.

Растения I, II и III групп биологически более приспособлены к условиям Кубани. Заканчивая быстро рост побегов, они уходят от засухи; до наступления холодного времени года молодые побеги полностью одревесневают. Эти растения вполне перспективны для использования в озеленении.

Полувечнозеленые растения с длинным периодом роста - виды хеномелеса и местный вид - яблоня восточная также хорошо приспособлены к природно-климатическим условиям Кубани, т.к. осень в этом регионе обычно длительная и теплая. И только у видов кизильника из-за длительного роста побегов наблюдается подмерзание однолетних побегов в холодные зимы.

Современное интенсивное плодоводство на основано учёте экологических условий при размещении плодовых культур и является строго зональным (Дорошенко, 2002) Азово-Кубанская равнина в пределах Краснодарского края включает две зоны садоводства - степную и прикубанскую. Северо-Западному Кавказу соответствует предгорная и черноморская зона садоводства (Семёнов, 1987). Граница предгорного плодоводства совпадает с линией, отделяющей предгорные и равнинные районы Предкавказья. Учитывая необходимость развития ландшафтного плодоводства можно использовать интродуценты семейства Rosaceae в каждой зоне в соответствии с их биологическими и экологическими особенностями.

В связи с этим мы рекомендуем специалистам по декоративному садоводству при проектировании парков, ландшафтных композиций в местах отдыха в степной и предгорной зонах использовать:

а) красиво цветущие кустарники: Amelanchier alnifolia, Amygdalus nana, Cerasus glandulosa, C. tomentosa, Chaenomeles japonica, Ch. maulei, Ch. superba и его культивары, Cotoneaster lucidus, C. roseus, Kerria japonica, Exochorda korolkovii, Physocarpus opulifolius, Pyracantha coccinea, Rosa roxburghii, Spiraea japonica, Sorbus caucasica, Sorbaria sorbifolia.

б) красивоцветущие и красивоплодные деревья, ценные как цветками, так и плодами: Crataegus submollis, Cr. douglasii, Malus baccata, M. niedzwetskyana, M. pallasiana, M. serasifera, M. orientalis, Sorbus torminalis, S. domestica, S. intermedia, Pyrus elaeagnifolia. Все эти виды неприхотливы к почве, устойчивы к газам, пыли.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Флора Восточной Европы СПб.: изд-во «Мир и семья», 2001. - Т.X. С. 306-610

2. Косенко И.С. Дендрарий КСХИ / И.С. Косенко, И.А. Уманцева // Бюл. бот. сада АН СССР - 1971. Вып. 80 - С.1-2.

3. Чукуриди С.С. / С.С. Чукуриди, Е.А. Адаменко, Т.Б. Загорулько О редких видах древесных растений в дендрарии КГАУ // Экол.-бот. аспекты интродукции растений в условиях Северного Кавказа. - Краснодар, 1992. - С. 39-43.

4. Вареник И.П. Рекомендации по использованию новых и редких декоративных растений для озеленения в Краснодарском крае / И.П.Вареник, И.А.Уманцева, Е.А. Адаменко и др. - Краснодар, 1986 - 22 с.

5. Уманцева И.А. Семенная продуктивность интродуцентов дендрария КСХИ / И.А. Уманцева, В.П. Быкова, В.Т. Куркаева. // Тр. / КСХИ, 1980. Вып. 183 (21) - С.48-51.

6. Некрасов В.И. Актуальные вопросы развития теории акклиматизации растений / В.И. Некрасов -М.: Наука, 1080 - 101 с.

7. Левашова Г.И. Болезни и вредители древесных интродуцентов / Г.И. Левашова // Тр. / КСХИ. - 1982 - Вып. 217 (245). - С.54-60.

8. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств / С.К. Черепанов - СПб, 1995 - 990 с.

9. Флора СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР - 1939 - Т.IX - С.372-406.

10. Флора СССР. М.-Л.: Изд-во АН СССР - 1941 - Т.X - 673 с.

11. Плотникова Л.С. Методика фенол. наблюдений в бот. садах СССР // Л.С. Плотникова - М.:, 1975 - С.40-46.

12. Методические указания по семеноведению интродуцентов - М.: Наука, 1980 - 63 с.

13. Молчанов А.А. Методика изучения прироста древесных растений / А.А. Молчанов, В.В. Смирнов - М.: Наука, 1967 с.

14. Дорошенко Т.Н. Плодоводство с основами экологии / Т.Н. Дорошенко. Учебник КубГАУ. - Краснодар, 2002. - 274 с.

15. Семёнов Н.И. Экологические основы развития промышленного плодоводства в предгорных и горных районах Западного Кавказа: автореф. дисс. … докт. с.-х. наук - Ереван, 1987.

16. Редкие и исчезающие виды растений природной флоры СССР, культивируемые в ботанических садах и других интродукционных центрах страны - М.: Наука, 1983 - 301 с.

17. Цицин Н.В. Ботанические сады СССР / Н.В. Цицин М.: Наука, 1974 - 191 с.

Размещено на Allbest.ru