Seasonal development of European maples in the Republic of Mari El

Mukhametova Svetlana Valer'evna ORCID: 0000-0001-7892-6450 PhD in Agriculture Associate Professor at the Department of Garden and Park Design, Botany and Dendrology of Volga State University of Technology 424000, Russia, Mari El Republic , Yoshkar-Ola, Lenin Square, 3, aud. 245 MuhametovaSV@volgatech.net Other publications by this author     Novgorodskaya Natalya Olegovna Mgr. at the Department of Landscaping and Park Management, Botanics and Dendrology of the Volga Region State University of Technology 424000, Russia, respublika Marii El, g. Ioshkar-Ola, pl. Lenina, 3 natalienovgorodskay@yandex.ru

Anisimova Svetlana Viktorovna Mgr. at the Department of Landscaping and Park Management, Botanics and Dendrology of the Volga Region State University of Technology 424000, Russia, respublika Marii El, g. Ioshkar-Ola, pl. Lenina, 3 sveta-barbi.22@mail.ru

Род Acer L. – один из широко распространенных древесных родов покрытосеменных растений. Область естественного распространения кленов охватывает почти всю Европу, в том числе Кавказ, Малую Азию, горы Северной Африки, часть Средней, Передней и Центральной Азии, Гималаи, Китай, Дальний Восток, Японию, Индокитай и значительную часть Северной Америки ^{[1, 2]}. В ареале рода выделают несколько регионов распространения. Один из них – Кавказско-европейский регион, для которого характерно большое разнообразие климатических и почвенных условий. В северных и восточных областях выражен умеренный климат, в южных и западных районах характерен субтропический средиземноморский климат, а в горах Кавказа условия отличаются в зависимости от высоты над уровнем моря и широты ^[2].

Многие клены имеют декоративное и хозяйственное значение. В декоративном отношении они ценятся за форму кроны и красивые листья разнообразной формы и окраски, особенно в осеннее время. Некоторые виды обладают декоративными цветками ^[3]. Благодаря данным качествам, а также устойчивости и неприхотливости, быстрому росту, простоте размножения и экологической пластичности клены давно и широко используются в зеленом строительстве многих стран с умеренным климатом ^[4]. В зеленых насаждениях клены способствуют снижению уровня шума и улучшения микроклимата, они сравнительно дымо- и газостойки, многие виды фитонцидны ^[5].

В коллекции Дендрария Ботанического сада-института Поволжского государственного технологического университета (БСИ ПГТУ, г. Йошкар-Ола, Республика Марий Эл) род Acer является наиболее многочисленным и представлен 23 видами и 5 внутривидовыми таксонами ^[6]. Территория Дендрария представляет собой квадрат со сторонами 300 м, разделенный на 3 сектора – Европа, Азия и Америка. Растения в них высажены по географическому принципу, клены произрастают во всех трех секторах.

Целью данного исследования стала сравнительный анализ сезонного развития европейских видов Acer в экспозиции Дендрарий БСИ ПГТУ.

Объекты исследования. Объектами исследования стали следующие образцы 5 видов клена. Растения A. campestre L. (к. полевого) были посажены в экспозицию в 1940 г., их происхождение неизвестно. Растения A. tataricum L. (к. татарского, черноклена) были привезены из Главного ботанического сада РАН (г. Москва) в 1978 г. Группа A. platanoides L. (к. остролистного, к. платановидного) была создана в 1984 г. разновозрастными растениями-дичками из лесопарковой зоны нашего ботанического сада. Образец A. pseudoplatanus L. (к. ложноплатанового, явора) поступил весной 1987 г. саженцами из г. Железноводска Ставропольского края. Саженцы A. trautvetteri Medv. [A. heldreichii subsp. trautvetteri (Medw.) A.E.Murray.] (к. Траутфеттера) поступили в 1987 г. из ГБС РАН (г. Москва).

A. campestre относится к секции Platanoidea, его ареал охватывает Европу, Кавказ, север Малой Азии, Северную Африку. A. platanoides секции Platanoidea произрастает в Европе, включая Кавказ и Балканы. A. pseudoplatanus относится к секции Gemmata, ареал – Центральная, Южная и Восточная Европа, Кавказ, север Малой Азии. A. tataricum секции Trilobata характеризуется областью распространения в Европе, Иране и на севере Турции. A. trautvetteri относится к секции Gemmata и распространен на Кавказе ^[3]. Для Республики Марий ЭлA. platanoides является аборигенным видом, произрастает в широколиственных и смешанных лесах по всей ее территории, встречается довольно часто ^[7]. Остальные 4 вида являются интродуцентами.

Рисунок 1 – Ареалы европейских видов клена (по ^[3]):

1 – A. campestre, 2 – A. platanoides, 3 – A. pseudoplatanus, 4 – A. tataricum, 5 – A. trautvetteri

В БСИ ПГТУ растения двух наиболее южных видов A. pseudoplatanus и A. trautvetteri характеризуются низкой зимостойкостью и растут в форме кустарника (рисунок 2), в то время как растения остальных видов сохраняют жизненную форму дерева.

Рисунок 2 – Внешний вид кленов во время осеннего расцвечивания листьев: а – A. pseudoplatanus, б – A. trautvetteri

Методы исследования. Фенологические наблюдения были проведены в 2014–2018 гг. согласно методике ГБС РАН для ботанических садов ^[8]. Фенофазу разверзания почек устанавливали по появлению из-под расходящихся почечных чешуй кончиков настоящих листьев. Календарные даты были переведены в непрерывный числовой ряд с 1 марта по Г. Н. Зайцеву ^[9]. Оценка условий увлажнения за период активной вегетации дана по значению гидротермического коэффициента Г.Т. Селянинова ^[10]. Результаты наблюдений обработаны с помощью пакета программы Microsoft Excel на 95-процентном уровне значимости.

Территория Республики Марий Эл входит в умеренный климатический пояс, район с умеренно-холодной зимой, область недостаточного увлажнения. По данным метеопоста Ботанического сада-института за 1968–2010 гг., среднегодовая температура воздуха составляет +3.6°С. Средняя годовая сумма осадков – 580 мм, в том числе 206 мм приходятся на зимний период. Продолжительность вегетационного периода составляет 175 дней, периода активной вегетации – 138 дней ^[11]. В таблице 1 приведена характеристика метеоусловий лет исследования.

Таблица 1 – Характеристика метеорологических условий района расположения БСИ ПГТУ

Примечание: * – в числителе указан показатель весной, в знаменателе – осенью.

Согласно приведенным данным, метеорологические условия анализируемых лет были неравнозначны. В 2014 году была отмечена наиболее короткая продолжительность вегетационного периода, в 2018 году – наиболее длительная. Вегетационный период 2016 года начался в самые ранние сроки – 13 апреля и характеризовался наибольшей суммой эффективных температур и очень засушливыми условиями. В 2017 году вегетационный период был наиболее прохладным и избыточно влажным.

Результаты исследования. Результаты фенологических наблюдений за вегетативными органами растений приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Средние многолетние фенодаты и стандартная ошибка (дни) развития вегетативных органов, продолжительность роста побегов и периода вегетации европейских видов Acer

Начало вегетации (фаза начала разверзания почек) большинства изученных видов клена приходилось на первую декаду мая. Самые ранние сроки наблюдали у A. platanoides (03.V), самые поздние – у A. trautvetteri (12.V). В среднем через 3 дня начинался рост побегов, продолжающийся до второй декады июня – первой декады июля. У растений A. platanoides отмечена самая короткая продолжительность периода роста побегов (36±3,5 д.), у A. pseudoplatanus – самая длинная (57±6,7 д.). У данного показателя была выявлена наибольшая изменчивость (CV=19,0 %).

Полное облиствление, когда листья завершили свой рост и вызревание, приходилось в среднем на 16.VI и характеризовалось наименьшей изменчивостью (CV=3,1 %). Осеннее расцвечивание листьев начиналось в сентябре, но с разбросом дат в почти месяц: самое раннее начало фазы отмечено у A. campestre (03.IX), самое позднее – у A. pseudoplatanus (30.IX). В условиях Башкирии ^[2] также отмечено ранее окрашивание листьев у видов секции Platanoidea и позднее – у секции Gemmata.

Окончание вегетации, характеризующееся массовым листопадом, в среднем наступало 05.X. Раньше всех вегетацию завершал A. platanoides (24.IX), позже – A. pseudoplatanus (18.X). Наибольшее количеством дней с начала расцвечивания листьев до их массового опадения выявлено у A. campestre (32±3,1 д.) и A. tataricum (28±4,9 д.), что повышает их декоративность в осенний период, в то время как у остальных видов значение показателя варьировало от 15 до 19 д. Средняя величина продолжительности вегетационного периода изученных видов составила 150±2,7 д. Самая короткая продолжительность вегетации выявлена у A. platanoides и A. trautvetteri (144 и 145 д. соответственно), но в течение сезона A. platanoides проходил все фенофазы раньше A. trautvetteri. Самая продолжительная вегетация установлена у A. pseudoplatanus (163 д.). Максимальная продолжительность вегетации данного вида отмечается и в Башкирии ^[2], что связывается с его требовательностью к теплу и влаге.

Результаты наблюдений за генеративными органами растений приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Средние многолетние фенодаты и стандартная ошибка (дни) развития генеративных органов, продолжительность цветения европейских видов Acer

Среди изученных видов клена цветение было отмечено только у растений трех таксонов (рисунок 3). Остальные два вида в условиях Республики Марий Эл не цветут в связи с низкой зимостойкостью. Цветение остальных видов начиналось в мае. Раньше всех, во время распускания листьев, начинал цвести A. platanoides (8.V). Самое позднее начало цветения отмечено у A. tataricum (31.V). Данный вид характеризовался и наиболее длительным цветением, продолжающимся до середины июня (17±1,2 д.).

Рисунок 3 – Цветки европейских кленов: а – A. campestre, б – A. platanoides, в – A. tataricum

Начало созревания плодов приходилось на сентябрь, в среднем на 15.IX. Самыми первыми начинали созревать плоды у A. tataricum (04.IX±6,6 д.). Самым последним начиналось созревание плодов A. campestre (23.IX±3,0 д.). Массовое созревание плодов отмечено в среднем 21.IX, раньше всех у A. tataricum (10.IX±6,5 д.), позже – у A. campestre (29.IX±3,8 д.).

Корреляционный анализ выявил положительную связь между началом вегетации с началом роста побегов (r=0,99) и началом цветения (r=0,78) и его окончанием (r=0,77). Иными словами, чем раньше начиналась вегетация, тем раньше начинали расти побеги и раньше происходило цветение. Аналогичная закономерность выявлена в условиях Башкирии ^[2].

Окончание роста побегов изученных видов положительно коррелировало с его началом (r=0,78). Окончание вегетации коррелировало с окончанием роста побегов (r=0,90) и продолжительностью данной фазы (r=0,89), а также началом осеннего расцвечивания листьев (r=0,74). Продолжительность вегетации коррелировала с продолжительностью роста побегов (r=0,81), то есть продолжительно вегетирующие виды характеризовались длительным ростом побегов. Продолжительность вегетации не имела связи с началом вегетации (r=0,22), зато положительно коррелировала с датами массового листопада (r=0,94). Действительно, размах дат начала вегетации составил 9 дней, в то время как размах дат ее окончания – 25 дней. Иными словами, клены начинали вегетировать относительно дружно, а заканчивали вегетацию в различные сроки.

Сроки полного облиствения характеризовались отрицательной связью с датами начала (r=–0,81) и окончания цветения (r=–0,83) , а также его продолжительностью (r=–0,86). Вероятно, это обусловлено видовыми особенностями растений – A. tataricum цветет позднее двух других видов, но листья вызревают раньше. Сроки созревания плодов находились в отрицательной связи со сроками начала и окончания цветения (r=–0,73…–0,79), то есть у более поздноцветущих видов плоды созревали раньше. Действительно, биологической особенностью A. tataricum является позднее цветение и раннее созревание плодов.

За период исследования самое раннее прохождение большинства фенофаз зафиксировано в 2016 году, самое позднее – в 2017 г., что согласуется с метеорологическими условиями вегетационных периодов исследуемых лет. При более высоких среднесуточных температурах растения проходили фазы сезонного развития раньше, а более прохладные погодные условия задерживали наступление фенофаз.

Таким образом, изученные европейские клены в условиях Республики Марий Эл начинали вегетацию в первой декаде мая и заканчивали в третьей декаде сентября – середине октября. Чем раньше начиналась вегетация, тем раньше начинали отрастать побеги и раньше происходило цветение. Самое раннее цветение во второй декаде мая отмечено у A. platanoides, затем в третьей декаде мая цвел A. campestre. Самое позднее и продолжительное цветение в течение первой половины июня выявлено у A. tataricum. Продолжительно вегетирующие виды характеризовались длительным ростом побегов и поздним опадением листьев. В осенний период наиболее декоративны A. campestre и A. tataricum, отличающиеся длительным периодом окрашивания листьев. Виды A. pseudoplatanus и A. trautvetteri не проходят фазы генеративного развития в связи с низкой зимостойкостью и не рекомендуются для применения в озеленении населенных пунктов республики.