Оценка физиологических показателей растений рода Populus в аридных условиях Жезказгана

Создание современных зеленых насаждений должно базироваться на подборе устойчивого ассортимента. Устойчивость оценивается на основе ряда физиологических показателей. Особую ценность представляют предварительные испытания, необходимые для промышленных регионов со сложными климатическими условиями. Цель настоящего исследования — изучение устойчивости 4-х видов тополей к засухе, зимним условиям, действие болезней и вредителей, атмосферное загрязнение. Оценку устойчивости проводили для видов Populus alba, Populus balsamifera, Populus canadensis и Populus nigra, охватывая период с 2015 по 2019 гг. Итоги визуальных наблюдений показали, что все виды тополей обладают высокой зимостойкостью — 4–5 баллов. Максимальная зимостойкость отмечена для тополя белого, минимальная — для тополя канадского. Газоустойчивость тополей оценена в 3–5 баллов. Наибольшая устойчивость отмечена у тополя бальзамического, минимальная — у тополя канадского. Устойчивость к засухе среди видов тополей оценена в 3–4 балла. Тополь белый и канадский показали наименьшую устойчивость к засухе, тогда как тополь канадский — максимальную. Оценочные баллы устойчивости к болезням и вредителям составили 4–5 баллов, наибольшие показатели отмечены для тополя бальзамического, минимальные — для тополя черного. На основе выявленных показателей предложены направления использования тополей в зеленом строительстве.

Введение

Тенденции современного зеленого строительства ориентируются не только на формирование устойчивого и адаптивного, но и декоративного ассортимента [1]. Для озеленения населенных пунктов интерес представляют быстрорастущие культуры, которые позволяют быстро создать большой объем насаждений, эффективно поглощают вредные выбросы, устойчивы к антропогенной среде [2].

Зеленые насаждения — важнейший элемент градостроительства, фактор, имеющий большое значение в санитарно-гигиеническом, архитектурно-планировочном и социальном отношении. Санитарно-гигиеническое значение зеленых насаждений весьма велико и многосторонне. Важнейшая гигиеническая особенность зеленых насаждений выражается в регулировании теплового и радиационного режимов, в создании микроклимата, обеспечивающего комфортные условия внешней среды.

Значительную проблему представляет подбор ассортимента для промышленных городов, расположенных в условиях аридной зоны. Так, высокий уровень загрязнения накладывается на дефицит влаги, высокие летние и низкие зимние температуры.

Такими условиями обладает Жезказганский промышленный регион. Он является сложным объектом для озеленения из-за суровых климатических условий [3, 4]: зимы умеренно или сильноморозные, часто с минимальным снежным покровом, часто отмечены оттепели; весна — короткая и сухая; лето — знойное с низкой относительной влажностью воздуха, минимальным количеством осадков и постоянными суховеями. Развитие горнодобывающей промышленности привело к высокому уровню загрязнения городской среды [5].

Значительным потенциалом для дальнейшего озеленения является род тополь — Populus L. из семейства Salicaceae, который отличается быстрым ростом, хорошим возобновлением и высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям [6–9]. Ранее растения рода тополь прошли интродукционное испытание в Центральном Казахстане, но были не в полной мере определены их физиологические показатели для Жезказганского промышленного региона.

Цель настоящего исследования — изучить показатели устойчивости 4-х видов тополей в условиях города Жезказган (Центральный Казахстан).

Объекты и методика исследований

Объектом исследования являлись растения рода тополь: тополь серебристый, или белый (Populus alba L.); тополь черный, или осокорь (Populus nigra L.); тополь канадский (Populus canadensis Moench); тополь бальзамический (Populus balsamifera L.).

Исследования вели в 2015–2019 гг. на территории г. Жезказгана (Карагандинская область, Казахстан). Изучали следующие параметры: зимостойкость, засухоустойчивость, газоустойчивость, устойчивость к болезням и вредителям.

Оценку зимостойкости, засухоустойчивости, газоустойчивости и устойчивости к болезням и вредителям проводили визуально в соответствии со стандартными указаниями «Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур» [10].

Зимoстoйкoсть оценивали по 6-балльной шкале:

- 0 баллов — пoлнoе вымеpзание pастения;

- 1 балл — пoбеги пoвpеждаются дo уpoвня искусственнoгo утепления (oкучивание землей);

- 2 балла — пoбеги пoвpеждаются дo уpoвня снегoвoгo пoкpoва;

- 3 балла — пoбеги пoвpеждаются более чем напoлoвину длины;

- 4 балла — пoвpеждаются тoлькo веpхушки пoбегoв;

- 5 баллов — pастение впoлне зимoстoйкo, повреждений не отмечено.

Засухoустoйчивoсть оценивали по 6-балльной шкале:

- 0 баллов — растение погибло;

- 1 балл — листья oпали, нo oсевые opганы сoхpаняются;

- 2 балла — бoльшинствo листьев и веpхушки мoлoдых пoбегoв пoлнoстью высыхают;

- 3 балла — у бoльшинства листьев наблюдаются частичные пoвpеждения и пoтеpя туpгopа;

- 4 балла — в дневные часы наблюдается некoтopая пoтеpя туpгopа листьев;

- 5 баллов — pастения не pеагиpуют на засуху.

Газoустoйчивoсть оценивали по 6-балльной шкале:

- 0 баллов — pастение пoгибает пpи вoздействии загpязненнoгo вoздуха;

- 1 балл — негазoустoйчивые;

- 2 балла — слабoгазoустoйчивые;

- 3 балла — oтнoсительнo газoустoйчивые;

- 4 балла — газoустoйчивые;

- 5 баллов — высoкoгазoустoйчивые.

Устoйчивoсть к бoлезням и вpедителям по 6-балльной шкале:

• - 0 баллов — pастение пoгибает oт пoвpеждений вpедителями и бoлезнями;
• - 1 балл — oчень низкая — зачастую pастение сильнo пopажается, чтo пpивoдит к гибели свыше 50 % их кoличества;
• - 2 балла — низкая — пopажения сpедние, вpедителями и бoлезнями oхватывается не бoлее 25– 50 %, некoтopые opганы пoвpеждаются в сильнoй степени;
• - 3 балла — сpедняя — пoвpеждаемoсть пo максимуму с pедняя, 11–25 % пoвеpхнoсти, сильнo пopаженные opганы не встpечаются;
• - 4 балла — высoкая устoйчивoсть — pастение не пoвpеждается вooбще вpедителями и бoлезнями или пoвpеждается, нo за весь пеpиoд наблюдений максимальная степепь пopажаемoсти анатoмических opганoв не пpевысила 10 %;
• - 5 баллов — не пoвpеждается — «здopoвoе pастение».

Результаты и их обсуждение

Визуальная оценка зимостойкости проводилась дважды за сезон: в начале вегетации, когда хорошо заметны зимние повреждения, а также в середине лета, когда можно установить степень восстановления поврежденных частей растения.

Многолетние наблюдения показатели, что виды тополей имеют зимостойкость 4–5 баллов (табл. 1), причем молодые деревья лучше переносили зимние периоды, тогда как взрослые имели незначительные повреждения [11].

Таблица 1 Визуальная оценка зимостойкости тополей в условиях г. Жезказгана

Максимальную зимостойкость показал тополь белый, у которого во все годы наблюдения балл зимостойкости составлял 5, минимальную — тополь канадский, у которого в половине зимних периодов зимостойкость равнялась 4 баллам.

Таким образом, все виды тополей могут успешно переносить зимний период в условиях г. Жезказгана.

Промышленные центры Казахстана отличаются сложной экологической ситуацией вследствии размещения промышленных предприятий. Жезказганский промышленный регион характеризуется добычей медной руды, ее обогащением и выплавкой катодной меди. Основными загрязняющими атмосферу веществами являются окислы серы, углерода и сернистый ангидрид. Данные газы характеризуются отрицательным воздействием на растительный покров, в целом, и на древеснокустарниковые культуры, в частности [12]. Поэтому активным вопросом при подборе устойчивого ассортимента растений является не только учет погодно-климатических условий региона, но и степень загрязнения атмосферы.

Для обследованных видов показатели газоустойчивости составили от 3 до 5 баллов (табл. 2).

Таблица 2 Визуальная оценка газоустойчивости тополей в условиях г. Жезказгана

Результаты обследования показали, что наибольшей устойчивостью к атмосферному загрязнению обладает тополь бальзамический, у которого не выявлены повреждения, минимальной — тополь канадский, который имел оценочные баллы от 3 до 4. Остальные виды показали средние значения газоустойчивости, что позволяет их применять в озеленении города. Тополь бальзамический можно рекомендовать для создания газозащитных полос вдоль промышленных предприятий, а также активно внедрять в озеленение улиц и проспектов. Тополь канадский, обладающий самыми низкими показателями газоустойчивости, можно рекомендовать для насаждений в парковых зонах, формирования посадок за пределами города [13].

Засухоустойчивость растений в условиях Жезказганского промышленного региона проанализирована нами на основании состояния тургора листьев. Оценка данного показателя является важной для условий Жезказганского промышленного региона, что обусловлено высокими положительными температурами в вегетационный период и острым дефицитом осадков.

Так, если в течение вегетационного периода листья растений практически не реагируют на жаркие погодные условия либо наблюдается слабая потеря тургора, то данные растения обладают максимальной засухоустойчивостью. Чем больше повреждений наблюдается у растений, тем менее засухоустойчивыми они являются [14].

Результаты наблюдений показали, что тополя обладали устойчивостью к засухе от 3 до 4 баллов (табл. 3).

Таблица 3 Визуальная оценка засухоустойчивости тополей в условиях г. Жезказгана

Тополь белый и канадский показали наименьшую устойчивость к засухе, тогда как тополь канадский — максимальную. Таким образом, все тополя требуют обязательного орошения в вегетационный период, особенно чувствительны к поливу тополь белый и канадский.

На последнем этапе была проанализирована устойчивость к болезням и вредителям. Данная устойчивость, или иммунитет, проявляется, как в полной либо относительной невосприимчивости растений к заболеваниям. Повреждаться могут различные органы. Часто фитофагоустойчивость растений зависит от климатических условий, видовой принадлежности и общего состояния растения.

Многолетние обследования зеленых насаждений показали, что тополя оказались устойчивыми к болезням и вредителям, показав средние оценочные баллы около 4 (табл. 4).

Таблица 4 Визуальная оценка засухоустойчивости тополей в условиях г. Жезказгана

Самым устойчивым к возбудителям заболеваний и насекомым-вредителям оказался тополь бальзамический, минимальные показатели были определены у тополя черного. Таким образом, достаточная устойчивость видов тополей позволяет рекомендовать их для широкого внедрения в массовое озеленение и создания зеленых насаждений различного типа.

Заключение

Таким образом, по итогам проведенных исследований, можно сделать следующие выводы:

1. В условиях г. Жезказгана все обследованные виды тополей показали высокую зимостойкость, оцененную в 4–5 баллов. Максимальная зимостойкость отмечена для тополя белого, минимальная — для тополя канадского.
2. Оценка газоустойчивости тополей позволила присвоить изучаемым видам тополей от 3 до 5 баллов. Результаты обследования показали, что наибольшей устойчивостью к атмосферному загрязнению обладает тополь бальзамический, у которого не выявлены повреждения, минимальной — тополь канадский.
3. Устойчивость к засухе среди видов тополей оценена в 3–4 балла. Тополь белый и канадский показали наименьшую устойчивость к засухе, тогда как тополь канадский — максимальную.
4. Многолетние обследования зеленых насаждений показали, что тополя оказались устойчивыми к болезням и вредителям, показав средние оценочные баллы 4–5. Самым устойчивым к возбудителям заболеваний и насекомым-вредителям оказался тополь бальзамический, минимальные показатели были определены у тополя черного.
5. По итогам многолетних визуальных наблюдений и оценке физиологических показателей можно отметить, что все тополя требуют обязательного орошения в вегетационный период. Тополь бальзамический и тополь черный можно рекомендовать для создания газозащитных полос вдоль промышленных предприятий, а также активно внедрять в озеленение улиц и проспектов. Тополь канадский и тополь белый можно рекомендовать для насаждений в парковых зонах, формирования посадок за пределами города.

Список литературы

1. Сергейчик С.А. Древесные растения и оптимизация промышленной среды / С.А. Сергейчук. — Минск: Наука и техника, 1994. — 279 с.
2. Климчук А. Т. Влияние атмосферного воздействия и техногенного загрязнения на декоративность хвойных растений Центрального Казахстана / А.Т. Климчук // Актуальные проблемы экологии и природопользования в Казахстане и сопредельных территориях: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. — Павлодар, 2007. — Т. 1. — С. 208–210.
3. Урумов Т. М. Краткая географическая и климатологическая характеристика Жезказганского промышленного района / Т.М . Урумов // Большой Жезказган. — Алматы: Полиграфкомбинат, 1994. — С. 14–16.
4. Максутова П. А. Физическая география Карагандинской области / П. А. Максутова, Ш. Е . Дюсекеева, А.О. Кулма- ганбетова. — Караганда, 2005. — 59 с.
5. Конкабаева А. Е. Оценка накопления тяжелых металлов в почве, воде и растениях промышленных регионов Карагандинской области: моногр. / А.Е. Конкабаева, М.Ю. Ишмуратова. — Караганда: Изд-во ТОО «Полиграфист», 2016. — 112 с.
6. Селиванова К.М. Анализ фактического использования древесных растений в озеленении населенных пунктов в зонах северных пустынь, опустыненных степей и сухих степей Центрального Казахстана / К.М. Селиванова, С.В. Чекалин, Г.К. Бижанова // Растительный мир и его охрана: тр. Междунар. конф., посвящ. 75-летию Ин-та ботаники и фитоинтродукции. — Алматы, 2007. — С. 259–262.
7. Бухарина И. Л. Эколого-биологические особенности древесных растений в урбанизированной среде / И. Л. Бухарина, Т.М. Поварницина, К.Е. Ведерников. — Ижевск: Ижевская ГСХА, 2007. — 216 с.
8. Латыпова А. А. Методические особенности исследования биологии и экологии тополя белого / А. А. Латыпова, И.Р. Кагарманов // Вестн. Удмурт. ун-та. Сер. биол. — 2012. — Вып. 4. — С. 34–40.
9. Байтулин И.О. Интродукция деревьев и кустарников в Казахстане / И.О. Байтулин, И. Г. Рубаник. — Алма- Ата: Наука, 1985. — 160 с.
10. Программа и методика сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. — Орел: Изд-во ВНИИ селекции плодовых культур, 1999. — 608 с.
11. Кузнецов В.В. Физиология растений / В.В. Кузнецов, Г.А. Дмитриева. — М.: Высш. шк., 2006. — 742 с.
12. Экологическая обстановка в Карагандинской области. Данные Облстатуправления. — Караганда, 2010–2018. — 25 с.
13. Климчук А.Т. Газоустойчивость некоторых видов древесных растений вблизи промышленных предприятий Жезказ- ганского региона в связи с их водным режимом и засухоустойчивостью / А.Т. Климчук // Проблемы современной науки и образования. — 2017. — № 12(94). — С. 22–24.
14. Ильницкий О.А. Оптимизация водного режима культурных растений и обеспечивающая ее система мониторинга: автореф. дис. … д-ра биол. наук / О.А. Ильницкий. — Киев, 1994. — 47 с.