Assessment of the resistance of Mahonia plants to damaging climatic factors during the winter period

Full Text

Введение

Зеленые насаждения, характеризуясь уникальными свойствами улучшать состояние среды обитания человека, играют значительную роль в формировании экологической комфортности экосистем. Обладая особыми внешними качествами (декоративностью), растения доставляют человеку зрительное наслаждение, являясь важным аспектом формирования эстетического облика, в том числе, урбанизированных ландшафтов. Для повышения декоративности насаждений необходимо обогащать ассортимент за счет интродукции растений (Емельянова, 2016; Emelyanova, и др., 2021).

Растения рода Mahonia Nutt. – вечнозеленый красивоцветущий кустарник родом из Северной Америки. В местах естественного произрастания сохраняет декоративность круглый год. Весной, в период развертывания, молодые листья красноватые, местами с бордовым оттенком. Во время цветения Mahonia особенно декоративна. Цветки в диаметре около 8 мм, светло-жёлтые, яркие, нередко с лимонным оттенком, собраны в многоцветковые метёлки. Летом на фоне яркой темно-зеленой листвы созревают съедобные продолговато-эллиптические, длиной до 10 мм ягоды, синевато-чёрные, с обильным сизым налётом, кисло-сладкие на вкус. Со сменой времен года, в частности, зимой, Mahonia вносят в посадки яркие цвета, когда листья при наступлении холодов меняют окраску на яркую красновато-золотистую (Жидких, Сорокопудов, 2010, 2011; Масалова, 2023). Являясь высоко декоративными, растения рода Mahonia представляют большой интерес для ландшафтного строительства, озеленения частных усадеб, садов и парков. Эти декоративные растения можно использовать для низкорослых групп, бордюров. Они великолепно смотрятся на фоне хвойных деревьев (Лепкович, 2004; Абрамчук, Карпухин, 2016). Кроме высокой декоративности нужно отметить и лекарственные свойства. Как плодово-ягодное растение ее не используют в России, но во многих литературных источниках отмечается, что из ягод магонии можно приготовить варенье, компот, кисель (Болотов, Рудаков., 1999; Меженский, 2005; Сорокопудов и др., 2006).

 

Материалы и методы

Из многочисленных видов рода Магония в условиях биоресурсной коллекции дендрария ВНИИСПК растет два: Mahonia aquifolia (Lag) Nutt. и Mahonia pinnata (Pursch) Fedde. Год посадки растений 1966 и 1981 соответственно. На сегодняшний день образует многоствольные куртины вследствие разрастания корневыми отпрысками. Растения проходят все фазы развития, ежегодно цветут и плодоносят (Масалова, 2019). Обзор исследований указывается на то, что Mahonia может произрастать в различных климатических условиях ЦЧЗ и Центральной Европы (Сорокопудов и др., 2013). О.Ю. Жидких и В.Н. Сорокопудов (2010) отмечают, что за рубежом выведено множество сортов магонии падуболистной, но они пока еще мало известны в России и не интродуцированы. В то время, как зимостойкость является одним из основных компонентов адаптации растений при интродукции, которая характеризуется способностью растений противостоять сумме повреждающих факторов зимнего периода. Повреждения от стрессоров осенне-зимнего и весеннего периодов неадаптированных плодовых и декоративных растений может привести не только к отсутствию цветения и плодоношения, потере декоративности, но и к гибели растений. Главными стрессорами холодного времени года являются следующие факторы: сильные зимние морозы, резкие понижения температуры после оттепелей и солнечного нагрева, осенние и весенние заморозки, зимнее иссушение, вымокание, выпревание (Тюрина и др., 2002). Соответственно, цель нашей работы – выявление степени устойчивости растений рода Магония к повреждающим климатическим факторам зимнего периода. Наши исследования проводились в 2021…2023 гг. в дендрарии ВНИИСПК, расположенном в европейской части России в 368 км к юго-западу от Москвы (53°00’N, 36°00’E), неподалеку от г. Орла и в непосредственной близости от оживленной автодороги Орел – Болхов, от которой дендрарий отделен однорядной посадкой липы мелколистной (Masalova et al., 2021; Емельянова и др., 2024). Объектами служили растения рода Mahonia. Зимостойкость растений определяли по методическим указаниям Тюриной М.М. с соавторами (2002).

В период резких колебаний температуры определяли подмерзание почек в лабораторных условиях. Для этого однолетние побеги исследуемых растений срезали и выдерживали при комнатной температуре (+22°С) в течении суток, затем определяли степень повреждения почек на срезах с помощью бинокуляра.

Оценку степени повреждения генеративных почек определяли по следующей шкале:

0 – повреждений нет;

1 – погибло до 10% зачатков цветков, повреждена сердцевинная полость, что не скажется в значительной степени на последующем цветении;

2 – погибло до 30% более развитых зачатков;

3 – погибло 70% зачатков цветков, повреждена сосудистая система почки. Ожидается снижение урожая до 50%;

4 – погибло более 90% зачатков цветков, повреждена сосудистая система почки. Возможен лишь слабый урожай;

5 – почка погибла.

Полевую зимостойкость определяли визуально после распускания почек по 7-ми бальной шкале П.И. Лапина и С.В. Сидневой для древесных растений (1975), где 1 балл – высокая степень зимостойкости (повреждения отсутствуют); 7 баллов – растение погибло полностью.

Статистическую обработку проводили методом дисперсионного анализа (Доспехов, 1985).

 

Результаты и их обсуждение

Исследования предыдущих лет показали, что у растений рода Mahonia в отдельные годы цветочные почки повреждаются весенними заморозками, что в значительной степени влияет на степень декоративности в период цветения (Масалова, 2023). В тоже время повреждения цветочных почек может наблюдаться по ряду других причин: во время сильных зимних морозов, при резких понижениях температуры после оттепелей и солнечного нагрева, при осенних заморозках.

Условия зимы 2020…2021 гг. были довольно суровые, с резкими колебаниями температуры в январе 2021 г. от -14°С до +3°С (рисунок 1) и почти без снега. Это сказалось на степени устойчивости растений к повреждающим климатическим факторам зимнего периода.

 

Рисунок 1 – Степень подмерзания цветочных почек растений рода Магония, январь…март, 2021 г., баллы (НСР_0,5=0,17)

 

В полевых исследованиях зимостойкости по окончании распускания почек весной 2021 года у Mahonia pinnata и Mahonia aquifolia была отмечена степень подмерзания в 3 балла. Лабораторные исследования, проводимые в конце января, в начале и в конце марта на срезах почек растений, позволяют увидеть какие именно факторы и в какой период оказывают наибольшее влияние на зимостойкость. Так повреждения почек до 2 баллов и более у Mahonia pinnata наблюдались уже в начале января. У Mahonia aquifolia наибольшие повреждения были отмечены в начале марта (когда температура воздуха колебалась от минус 7°С до плюс 10°С). На срезах наблюдались повреждения цветочных почек растений этого вида в среднем до 3,3 баллов. А у Mahonia pinnata – до 2,6 баллов (рисунки 1, 2). Такие повреждения впоследствии сказались на качестве цветения и плодоношении (рисунок 3).

 

 

        

А - Mahonia pinnata; Б - Mahonia aquifolia

Рисунок 2 – Поврежденные цветочные почки растений рода Mahonia (зима 2020…2021 гг.)

 

        

А - После мягкой зимы (2013 г.); Б - После резких перепадов температур воздуха в зимний период (2021 г.)

Рисунок 3 – Цветение растений рода Mahonia (май) 

 

Условия зимы 2021…2022 гг. были более мягкими, чем условия зимы 2020…2021 гг. Это оказало положительное влияние на степень устойчивости растений рода Mahonia к повреждающим климатическим факторам зимнего периода по сравнению с предыдущем годом (рисунок 4). Полевые исследования зимостойкости после распускания почек весной 2022 года показали степень подмерзания растений в 2 балла (повреждения не более 50 % длины однолетних побегов).

 

Рисунок 4 – Степень подмерзания цветочных почек растений рода Магония, январь…март, 2022 г., баллы (НСР_0,5=0,17)

 

Однако в первой и второй декаде марта наблюдалось понижение температуры воздуха до -14°С, затем воздух прогрелся до +10°С, после чего ночная температура воздуха понизилась до -4°С. Такие колебания температур в конце марта спровоцировали повреждения цветочных почек объектов исследования до 2,5 баллов, что отчетливо видно на рисунке 5. Однако в целом после зимы 2021…2022 у исследуемых растений наблюдалось повреждений гораздо меньше, чем в предыдущий год. Наши исследования показывают, что при таких повреждениях Mahonia pinnata обладает большей восстановительной способностью, чем Mahonia aquifolia (рисунок 5).

 

        

А - Mahonia pinnata; Б - Mahonia aquifolia 

Рисунок 5 – Поврежденные цветочные почки растений рода Mahonia (зима 2021…2022 гг.)

          

Условия зимы 2022…2023 гг. характеризовались резкими понижениями температур после оттепелей. Это оказало влияние на степень устойчивости растений к повреждающим факторам зимнего периода. Полевые исследования зимостойкости по завершению распускания почек выявили у растений рода Mahonia низкую зимостойкость (5 баллов - повреждается надземная часть до снежного покрова). Затем заморозки в 1-ой декаде мая (до -3°С) сильно повредили отрастающие молодые побеги, листья и бутоны, что также негативно сказалось на состоянии растений, последующем цветении и декоративности растений в целом.

Лабораторные исследования срезов цветочных почек в 2023 году проводили в начале и конце февраля (7 и 28 февраля), а также 15 марта после резких перепадов температур воздуха. В начале февраля у Mahonia pinnata и Mahonia aquifolia наблюдались умеренные повреждения почек разных частей растений до 1,5 баллов (рисунок 6). Повреждения обусловлены сложившимися погодными условиями – длительная оттепель (до +7°С) в январе, когда часть растений вышла из состояния покоя и началось сокодвижение, и последовавшие за ней морозы в феврале при отсутствии снежного покрова.

Рисунок 6 – Степень подмерзания цветочных почек растений рода Магония, январь…март, 2023 г., баллы (НСР_0,5=0,17)

 

В конце февраля 2023 года было отмечено увеличение степени повреждения цветочных почек Ухудшение состояния растений обусловлено частыми резкими сменами оттепелей и морозов при отсутствии снежного покрова или минимальном его наличии. Отдельные почки растений Mahonia pinnata, находящиеся выше уровня снежного покрова, повредились почти полностью (до 4,5 баллов). Почки, расположенные ниже уровня снега, имели меньшие повреждения и в марте частично восстановились. Тогда как повреждения почек у растений Mahonia aquifolia в процессе исследований в данном году были нарастающими (рисунки 6, 7).

 

        

А - Mahonia pinnata; Б - Mahonia aquifolia 

Рисунок 7 – Поврежденные цветочные почки растений рода Mahonia (зима 2022…2023 гг.)

 

У магонии падуболистной на начало вегетационного периода отмечалось незначительное восстановление генеративных почек. По результатам наших исследований по устойчивости растений рода Mahonia к повреждающим климатическим факторам зимнего периода видно, что Mahonia pinnata и Mahonia aquifolia ежегодно повреждаются под действием сильных морозов, резких понижений температуры после оттепелей и солнечного нагрева, а также в отдельные годы – весенними заморозками. В малоснежные зимы с частыми перепадами температур отмечается большее повреждение цветочных почек (в среднем до 4,5 баллов). Однако в целом Mahonia pinnata показала большую устойчивость к повреждающим факторам зимнего периода и восстановительную способность. Множество работ посвящено изучению растений рода Mahonia. В условиях Новочеркасска приводятся данные о высокой морозостойкости, засухоустойчивости и устойчивости к антропогенным нагрузкам (Абраменко и др., 2014). В своей диссертационной работе Т.И. Кольева (2010) отмечает, что растения рода Mahonia являются перспективными для выращивания в условиях Кемеровской области. Используются для озеленения населенных пунктов путем создания ландшафтных композиций разного стиля. В.Н. Сорокопудов и его коллеги (2013) в своей работе указывают на то, что Mahonia может произрастать в достаточно различных климатических условиях ЦЧЗ и Центральной Европы. Следовательно растения рода Mahonia можно рекомендовать для частных коллекций, а также для городского озеленения в качестве дополнительного ассортимента.

 

Выводы

Исследование степени устойчивости растений рода Магония к повреждающим климатическим факторам зимнего периода показало, что Mahonia pinnata и Mahonia aquifolia ежегодно повреждаются под действием сильных морозов, резких понижений температуры после оттепелей и солнечного нагрева, а также в отдельные годы – весенними заморозками. В малоснежные зимы с частыми перепадами температур отмечается большее повреждение цветочных почек (в среднем до 4,5 баллов). Однако в целом Mahonia pinnata показала большую устойчивость к повреждающим факторам зимнего периода и восстановительную способность. Данный вид рода Mahonia можно рекомендовать для городского озеленения в качестве дополнительного ассортимента и для частных коллекций. Mahonia aquifolia рекомендуется для коллекционных садов, придомовых территорий и частных усадеб при условии укрытия растений в зимний период.

 

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

Отказ от ответственности: заявления, мнения и данные, содержащиеся в публикации, принадлежат исключительно авторам и соавторам. ФГБНУ ВНИИСПК и редакция журнала снимают с себя ответственность за любой ущерб людям и/или имуществу в результате использования любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в контенте.

About the authors

Lyubov I. Masalova

Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding (VNIISPK)

Email: masalova@orel.vniispk.ru
ORCID iD: 0000-0001-6987-3705
SPIN-code: 8542-0233

Candidate of Agricultural Sciences

Russian Federation

Olga Yu. Emelyanova

Russian Research Institute of Fruit Crop Breeding (VNIISPK)

Author for correspondence.
Email: Emelyanova@orel.vniispk.ru
ORCID iD: 0000-0002-8710-2135
SPIN-code: 6797-8255

Candidate in Biology Sciences

Russian Federation

References

Supplementary files