Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Экологические особенности декоративных древесных растений. Группировка растений по темпам роста
1 Экологические особенности декоративных древесных растений
Внешние физико-химические и биотические факторы, влияющие на растения, называются экологическими. Их, в свою очередь, разделяют на группу абиотических (факторы неживой среды) и группу биотических (связанных с влиянием живых существ).
Абиотические факторы: а) климатические — свет, тепло, состав и движение воздуха, влага (осадки, влажность почвы и воздуха); б) эдафические, или почвенно-грунтовые, — механический и химический состав почв, их физические свойства; в) топографические, или орографические, - рельеф.
Биотические факторы: а) фитогенные — влияние растений-сооби- тателей прямое (симбиоз, паразитизм) и косвенное (изменение среды обитания — света, влаги — за счет рядом находящихся растений) ; б) зоогенные - влияние животных (поедание, вытаптывание, опыление). В группу биотических факторов входят микогенные (влияние грибов) и микробогенные (влияние микробов) факторы.
В отдельную группу выделяются антропогенные факторы — влияние человека на растения в процессе их сознательного изменения (селекции, гибридизации), интродукции, хозяйственной деятельности.
Оптимальная жизнедеятельность растений отмечается при оптимальных значениях факторов среды, т. е. когда растение находится в комфортных условиях. Если какой-либо фактор, составляющий условия существования, имеет крайне низкое или крайне высокое значение, то он ограничивает действие остальных факторов и определяет конечный результат действия среды на растение. Поэтому "выявление" факторов в минимуме (или максимуме) и устранение их ограничивающего действия (оптимизация среды) составляют важную практическую цель в производстве древесных декоративных растений. При перенесении декоративных пород в другие условия — при интродукции или использовании местных видов в озеленении городских и промышленных территорий, выращивании в питомниках — необходимо учитывать степень адекватности экологических факторов новой среды экологическим требованиям видов и форм. При сильном изменении факторов условий существования наступают серьезные нарушения жизненных функций растений, нередко приводящие к их гибели.
Температурные условия. Возможность использования той или иной древесной породы в озеленении определяется главным образом величиной минимальной температуры, которую она может переносить без потерь своих декоративных качеств, т. е. морозостойкостью, или холодостойкостью, породы, под которой понимают способность переносить прямое действие температуры ниже О °С во время осенних и весенних заморозков и зимних морозов. От осенних заморозков страдают породы с продолжительным ростом побегов, слабым их одревеснением к осени, в результате чего такие растения часто повреждаются зимними морозами. Древесные растения, рано начинающие свой рост, наоборот, повреждаются в основном весенними заморозками. Повреждения затягивают вегетацию, а так как на восстановление требуется дополнительное время, побеги запаздывают с вызреванием, что также снижает их устойчивость к зимним морозам.
4Морозостойкость (холодостойкость) древесных пород определяется главным образом характером и степенью повреждений от зимних морозов. Для оценки последней наиболее часто применяют пятибалльные шкалы, в которых баллом I отмечаются породы совершенно неповреждаемые, баллом V — породы, вымерзающие в первую зиму, а баллами II, III, IV — соответственно породы с повреждаемыми одно-, двух- и трехлетййми и старше ветвями.
Морозостойкость декоративных пород зависит от сочетания следующих экологических факторов: 1) суммы эффективных температур (для пород умеренной зоны температура выше +10 °С); 2) средней из минимальных годовых температур; 3) коэффициента увлажнения воздуха и почвы; 4) длины безморозного периода. Морозостойкость снижается, если уменьшается сумма эффективных (более +10 ° С) температур, снижается уровень значения средних из минимальных температур, увеличивается увлажнение или сокращается безморозный период. И наоборот, она повышается, если увеличивается сумма эффективных температур, повышается средняя минимальная температура, уменьшается увлажнение и увеличивается безморозный период.
Устойчивость древесных пород к низким температурам зависит от их морфологических, анатомических и физиологических особенностей, а именно от наличия покровов, защищающих от промерзания или зимнего иссушения тканей; способности плазмы переносить обезвоживание и концентрации клеточного сока; от накопления на зиму в клетках жиров и углеводов. Она изменяется и с возрастом растений - молодые более чувствительны к морозам. Так, ель обыкновенная, переносящая 50—60-градусные морозы, в возрасте двух—пяти лет страдает от заморозков на открытом месте, а в южных районах ее распространения страдают от заморозков молодые побеги взрослых растений.
По морозостойкости в целом с учетом отношения к крайним низким температурам декоративные древесные породы могут быть охарактеризованы следующим образом (JT. П. Смоляк, 1983; А. И. Колесников, 1974).
3 Умеренно морозостоикие. Переносят длительное понижение темперу до -15 - -25 °С. К ним относятся лжетсуга тисолистная, пихта одноцветная и кавказская, сосна крымская и желтая, тис ягодный, бархат амурский, бук, гледичия, граб обыкновенный, груша обыкновенная, дуб пушисть1й. катальпа, конский каштан, клен серебристый, липа крупнолистная, войлочная и крымская, орех грецкий и черный, робиния ложноакациевая, софора японская, тополь черный, берлинский и канадский, шелковица белая; бирючина обыкновенная, дейция, калина- городовина, лох узколистный, скумпия, смородина золотая, большинство видов спиреи, чубушники, шиповники, некоторые сорта роз.
5 Наименее морозостойкие породы переносят лишь кратковременное снижение температуры не ниже —10 °С. К ним относятся субтропические древесные породы, культивируемые на Южном берегу Крыма и Черноморском побережье Кавказа, — пальмы, вечнозеленые лиственные, южные сосны, эвкалипты.
Наряду с низкими вред растениям наносят и высокие температуры, так как под их влиянием происходит обезвоживание тканей. Устойчивость к высоким температурам, или жаростойкость, как и морозостойкость, зависит от многих факторов — она выше у пород с относительно низким содержанием воды в клетках, защищенных толстой кутикулой, волосками, восковым налетом.
Свет. Это один из наиболее важных для жизни растений абиотических факторов, его роль определяется особым положением растений в биосфере как автотрофов, создающих органическое вещество. Но свет оказывает на растения и значительное формообразующее действие, часто определяя форму роста, структуру тканей (соотношение губчатой и палисадной тканей в световых и теневых листьях), величину хлоро- пластов и т. д. С некоторыми особенностями светового режима тесно связано географическое распространение растений. Поэтому при выращивании в питомниках, а в дальнейшем и на объектах озеленения надо учитывать отношение древесных пород к свету — его количеству (интенсивности и продолжительности) и качеству (длине световых волн).
Количество света характеризуется энергетическими единицами и единицами освещенности, которые с помощью пересчетных коэффициентов переводятся друг в друга. Энергетические единицы характеризуют интенсивность радиации, или облученность, и выражаются в Дж/см2 мин или Вт/см2. Единицы освещенности — люкс (лк) - световой поток в 1 люмен, приходящийся на 1 м2 площади. Это небольшая величина, поэтому освещенность выражается обычно в тысячах люксов.
Качество света определяется содержанием в нем лучей, оказывающих наибольшее физиологическое действие на растения. Это так называемая фотосинтетически активная радиация (ФАР), используемая растением в процессе фотосинтеза, охватывающая лучи с длиной волны 380-710 нм. Для ФАР определяют интенсивность в энергетических единицах, Дж/см2 - мин. В зависимости от высоты Солнца прямая радиация содержит от 28 до 43 % ФАР; рассеянная радиация при облачном небе - 50-60; рассеянная радиация голубого неба - до 90 % за счет синей части ФАР.
Разнообразие световых условий на Земле чрезвычайно велико, в разных местообитаниях различаются не только интенсивность радиации, но и ее спектральный состав, продолжительность освещения растений, пространственное и временное распределение света разной интенсивности. Соответственно разнообразна и приспособленность растений к жизни при том или ином световом режиме, и по отношению к свету различают три основные группы растений — светолюбивые (гелиофиты), тенелюбивые (сциофиты) и теневыносливые, их различия обусловлены различным положением светового оптимума (рис. 2).
Освещенность на открытом месте, %
Светолюбивые — световой оптимум находится в области полного солнечного освещения, и затенение действует на растения угнетающе. К таким растениям относят луговые травы, наскальные лишайники, альпийские виды, ранние весенние виды листопадных лесов, культурные растения открытого грунта. Тенелюбивые — световой оптимум находится в области слабой освещенности, и растения не выносят сильного света. К этой группе относятся виды сильно затененных местообитаний, растения нижних ярусов сложных растительных сообществ — таежных ельников, лесостепных дубрав, тропических лесов, а также глубоководные и пещерные растения. В их числе также многие комнатные и оранжерейные растения — обитатели нижних ярусов тропических лесов. Теневыносливые имеют широкую экологическую амплитуду по отношению к свету — они лучше растут и развиваются при полной освещенности, но хорошо адаптируются и к слабому свету. Это распространенная, очень пластичная группа растений — "факультативные гелиофиты", у которых
выработались приспособления к раз ным условиям светового режима К ним относятся и все наши дре весные породы, которые по способ ности переносить затенение (его дли тельность, степень уменьшения осве щенности) разделяются на светолю бивые и теневыносливые.
Рис. 2. Экологические оптимумы по отношению к свету у тенелюбивых (1), светолюбивых (2), теневыносливых (i) видов (по Т. К. Горышиной, 1979)
К светолюбивым древесным породам относятся деревья и кустарники, растущие на открытых местах и не выносящие длительного затенения- Для них характерны листья с мелкоклеточной паренхимой, большим числом устьиц и хорошо развитой палисадной тканью. Содержание хлорофилла в 1 г листа - 1,5—3,0 мг. Наивысшего уровня фотосинтез достигает при полном солнечном освещении. В эту группу входят березы, ивы, лиственницы, осина, орех грецкий, робиния лжеакациевая, сосны, ясени.
Теневыносливые древесные породы - это деревья и кустарники, выносящие некоторое затенение, но хорошо растущие и при полном освещении. Для них характерны крупные листовые пластинки, располагающиеся горизонтально, Паренхима листа крупноклеточная, количество устьиц невелико, по сравнению с листьями светолюбивых пород палисадная ткань развита слабо. Содержание хлорофилла в 1 г листа — 4,0-8,0 мг. Наибольшая интенсивность фотосинтеза отмечается у этих пород при уровне освещенности от 0,1 до 0,01 полного солнечного освещения. К наиболее теневыносливым относятся тис, пихта, самшит, бук, граб, сосна сибирская (кедровая), липа, ель, клен, вяз, калина, бересклет бородавчатый, лещина.
Минимальная освещенность, которой могут довольствоваться листья (относительное световое довольствие), в долях от полного солнечного освещения составляет: у лиственницы - 1/5, ясеня - 1/6, березы бородавчатой - 1/7-1/9, осины - 1/8, сосны - 1/10, дуба - 1/20, ели - 1/9-1/32, клена - 1/55, бука - 1/60, самшита - 1/100.
Определение и знание теневыносливости пород очень важны как при создании зеленых насаждений (затенение территории зданиями, ориентация участка), так и при выращивании растений в питомниках, где их светолюбие учитывается в схемах посадки, в подборе пород для выращивания в совмещенных школах.
Степень теневыносливости или светолюбия не является неизменным видовым признаком, она меняется в годичном цикле онтогенеза, с возрастом, с изменением географической широты, температурных условий. Как правило, молодые растения более теневыносливы; в северных частях ареалов виды более светолюбивы, и это связано с понижением температуры по направлению к северу.
У светового режима есть и такая важнейшая характеристика, как продолжительность дня и соотношение длины дня и ночи, или периодичность освещения, которые определяют фотопериодическую реакцию зацветания растений. Для древесных растений, выращиваемых в питомнике на этапе ювенильности (молодости), соотношение длины дня и ночи имеет большое значение для вызревания тканей побегов, особенно у интродуцированных пород, и связанной с этим морозостойкостью. От фотопериода зависят устойчивость древесных к болезням, прирост сухого вещества. Фотопериодическая реакция в большой степени связана с температурным режимом.
Так, саженцы бархата амурского, выращенные в условиях Ленинграда на естественном дне, полностью вымерзают при перезимовке, а выращенные в тех же условиях на укороченном дне полностью сохраняются.
Вода. Наряду с температурными и световыми условиями вода является важнейшим фактором условия существования растений, определяющим зональное распространение растительности. Она определяет влажность почвы, из которой поступает в растение через корни, подавая в него растворы минеральных солей, и влажность воздуха, регулируя испарение и рост растений.
Вода составляет большую часть растений, но у растений разных экологических групп ее содержание (%) различно
Декоративные деревья и кустарники относятся к растениям, активно регулирующим потерю воды с помощью устьичного аппарата и особых водонепроницаемых веществ (суберин, кутин), покрывающих поверхность листьев. Однако по приуроченности к местам обитания и выработке соответствующих приспособлений к условиям увлажнения они делятся на три группы — гигрофиты, мезофиты и ксерофиты.
Гигрофиты — растения, произрастающие в избыточно увлажненных местах. Древесных пород-гигрофитов в нашей стране немного: ольха черная, некоторые виды ив и тополей, из южных пород — таксодий обыкновенный, мускатный орех, лапина крылоплодная.
Мезофиты — хорошо растущие в естественных условиях при среднем достаточном увлажнении. В ассортименте для озеленения нашей страны древесных мезофитов абсолютное большинство (бархат амурский, береза, бук, вяз гладкий, клен остролистный, лещина, липа мелколистная и крупнолистная, магнолия, рябина обыкновенная, ясень обыкновенный, ель обыкновенная, лиственница, пихта, секвойя, тис ягодный, туя и др.).
Ксерофиты - растения сухих, а также сухих засоленных мест, способные переносить значительный недостаток влаги — почвенную и атмосферную засуху (тамарикс, акация степная и песчаная, гледичия каспийская, джузгун древовидный и высокий, саксаул, солянки, чемыш серебристый, хвойник).
Воздух. Для жизни растений воздух имеет исключительно большое значение, его кислород нужен для дыхания, а углекислый газ — для фотосинтеза.
Содержание углекислоты в атмосферном воздухе составляет в среднем 0,03 % объема. Но концентрация ее в воздухе, окружающем растение, неодинакова на разной высоте. Обычно припочвенный слой воздуха обогащен С02 благодаря интенсивному "дыханию" почвы и разложению в ней органических остатков, а в более высоких слоях воздуха (в зоне крон деревьев, потребляющих С02 при фотосинтезе) находится минимальное количество углекислого газа. Содержание углекислоты в воздухе в течение суток также непостоянно — днем оно значительно ниже вследствие интенсивного поглощения С02 в процессе фотосинтеза. Ночью фотосинтез прекращается, идет только дыхание почвы и деревьев, сопровождающееся выделением углекислого газа в воздух. Содержание углекислоты в воздухе зависит от влажности, аэрации и температуры почвы, влияющих на деятельность почвенной микрофлоры. Так, отмечено, что в северных областях после длительных дождей содержание С02 в приземном слое воздуха снижается, так как при насыщении почвы водой для микроорганизмов наступают анаэробные условия, а в южных, сухих областях уменьшение С02 вызывается засухой, которая тоже угнетает деятельность микроорганизмов, а после дождей концентрация С02 в воздухе возрастает. При концентрации углекислоты выше 0,03 % объема (300 ррт) фотосинтез у растений значительно сыщения вой фотосинтеза (рис. 3) лежит в области концентраций, в несколько раз превышающих естественную.
На питомниках декоративных пород повысить уровень С02 в воздухе несравненно труднее, чем в оранжереях, где подкормки углекислотой дают высокий эффект. Тем важнее на питомниках обеспечивать почву органическими веществами и поддерживать на оптимальном уровне ее влажность и рыхлость.
Важным свойством воздушной среды, имеющим существенное экологическое значение для растений, является движение воздуха как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Вертикальное перемещение воздуха прежде всего влияет на тепловой режим (перемешивание, стекание холодного воздуха в понижения), и оно может быть очень опасно для растительности питомника, если его территория располагается в понижении или на значительном по уклону рельефе.
Ветер, перемещая массы воздуха, перемешивает их и выравнивает содержание углекислоты.
Существенно влияет ветер на транспирацию растений. Ветры, приносящие влагу, уменьшают транспирацию и способствуют развитию пышной растительности.
Ветер опасен тем, что может на питомниках выворачивать саженцы деревьев с поверхностной корневой системой, а в районах с выраженным ветровым режимом препятствует формированию равномерно развитой кроны, что вызывает необходимость дополнительных работ по ее формированию.
Сильные ветры оказывают иссушающее действие на листья и безлистные побеги (зимой), повышая транспирацию, вызывая тем самым снижение фотосинтеза и повышение дыхания, у облиственных растений, обусловливая иссушение безлистных побегов зимой и ранней весной, — когда почвенная влага малодоступна.
Ветроустойчивость меняется у пород в зависимости от характера почвы — при высоком уровне стояния грунтовых вод, на тяжелых, бедных кислородом почвах корневая система развивается неглубоко и растения становятся менее ветроустойчивыми. К ветроустойчивым в нормальных ветровых условиях относятся породы с хорошо развивающейся в глубину корневой системой - листопадные: бук, граб, гледичия, ильмовые, каштан съедобный, клен остролистный и полевой, платан, тополь белый и черный, тюльпанное дерево; вечнозеленые: дуб каменный, земляничники, лавр благородный и ложнокамфарный, магнолия крупноцветковая; хвойные: кедры, кипарис лузитанский, лиственницы, пихты, сосны, тис.
Почва. Она является опорным субстратом для древесно-кустарни- ковых пород и источником снабжения растений элементами питания. Химические и физические свойства почвы оказывают большое влияние на растения. В свою очередь, растения и микроорганизмы в процессе жизнедеятельности придают ей определенную структуру, изменяют плодородие, кислотность. По требовательности к плодородию почвы декоративные древесные породы делят на три группы:
требовательные — хорошо развивающиеся лишь на богатых гумусом и минеральными веществами супесях, суглинках и черноземах. К ним относятся бук, граб, дуб, ильмовые, клен полевой и остролистный, липа, ольха черная, ясени, пихта, сирень и розы (сорта);
среднетребователъные породы произрастают на сравнительно небогатых супесчаных и подзолистых почвах. К ним относятся ель, лиственница, клен ясенелистный, осина;
малотребовательные к почвам породы — это те, которые могут расти на бедных почвах. К ним относится много пород, используемых в озеленении нашей страны, — айлант, береза плакучая, дроки, ивы, ка- рагана древовидная, лох, маклюра, можжевельники, робиния ложноака- циевая, сосна горная и обыкновенная, тополь белый и черный (осокорь) , чингил серебристый, шелковица.
В питомниках породы, требовательные к плодородию почвы и наиболее ценные для озеленения (I группа), следует высаживать по хорошо удобренной почве. К этой группе относятся вяз гладкий, дуб че-решчатый и дуб красный, конский каштан, клен остролистный, серебристый, красный и лабурнум, липа мелколистная, крупнолистная и кавказская, магнолия, орех серый, грецкий, маньчжурский и черный, платаны, ясень обыкновенный, буддлея Давида, вейгела, вишня японская, глициния (вистерия), гортензия, жимолость каприфоль, калина обыкновенная, Бульденеж, городовина и Саржента, кизильник блестящий, клематисы (сортовые), сирень обыкновенная (сорта), спирея Ван- Гутта и спирея аргута, тис ягодный, чубушник венечный и его сорта. Растения, менее требовательные к плодородию почвы (II группа), но ценные для озеленения, высаживаются после перечисленных выше древесно-кустарниковых пород. Во II группу входит наибольшее количество видов. Деревья — бархат амурский, бук, березы, вяз перистоветвистый, граб, гледичия, груша уссурийская, катальпа великолепная, птелея, рябина обыкновенная, робиния ложноакациевая, тополь Болле и пирамидальный, шелковица белая, яблоня сливолистная, сибирская и Недзвецкого, ясень зеленый и пушистый; кустарники - арония, барбарис, бирючина обыкновенная, боярышник круглолистный, Максимовича, обыкновенный и сибирский, вишня пенсильванская, гибискус сирийский, дейции, жимолость татарская, золотистая и Маака, ирга круглолистная, калина обыкновенная, кампсис, лохи, магнолия, облепиха, роза морщинистая и другие шиповники, рододендрон даурский, сирень венгерская„ хкумпия, смородина золотая и альпийская, снежноягодник, спирея японская, тамарикс Палласа, форзиции, хеномелес японский, чемыш (чингил) серебристый, черемуха виргинская и Маака, чубушник пушистый. Растения, наименее ценные для озеленения (III группа) — абрикос маньчжурский, груша обыкновенная, клен ясенелистный, ольха черная и серая, павловния, тополь берлинский, белый и канадский, софора, кустарники — аморфа, бузина черная и красная, вишня песчаная, дерен белый, дрок красильный, карагана древовидная, пузыре- плодник, рябинник, — высаживают после II группы.
Все это учитывается при разработке севооборотов и культурообо- ротов на полях питомника.
2 Группировка растений по темпам роста
При формировании объемно-пространственных композиций на объектах озеленения большое значение имеют размеры растений. В естественных условиях произрастания деревья и кустарники по высоте делят на три группы:
деревья: I группа — свыше 20 м, II — от 10 до 20 м, III группа — от 5 до 10 м;
кустарники; высокие - 2-5 м, средней высоты — 1—2 м, низкие — от 0,5 до 1 м.
С ростом в высоту у деревьев и кустарников связано и развитие кроны. Деревья первой величины, как правило, имеют широкую крону диаметром более 10 м (дуб, клен остролистный, ясень); у деревьев второй величины крона средних размеров диаметром 5—10 м (граб, груша обыкновенная); деревья третьей величины имеют узкую крону диаметром 2—5 м (рябина обыкновенная, черемуха обыкновенная, яблоня ягодная). Однако имеется много исключений - например,'кипа- оис вечнозеленый пирамидальный и виды тополей с пирамидальной кроной имеют диаметр кроны 2—3 м при 30-метровой высоте, а альбиция ленкоранская — дерево третьей величины - образует крону диаметром
Ю-15 м.
По быстроте роста деревья и кустарники (по А. И. Колесникову) подразделяются на пять групп: весьма быстро растущие - ежегодный прирост до 2 м и более (эвкалипт, тополь, ива белая и вавилонская, айлант, береза плакучая, акация белая, или робиния ложноакациевая; аморфа, бузина, чубушник), быстрорастущие — прирост до 1 м (ясень обыкновенный, зеленый, пенсильванский, орех черный и грецкий), умеренно растущие - до 0,5-0,6 м (вяз, клен остролистный и полевой, дуб черешчатый и скальный), медленно растущие — до 0,25-0,3 м (груша лесная, яблоня сибирская, сосна сибирская, весьма медленно растущие - прирост до 0,15 м (самшит, тис ягодный).
Быстрота роста зависит не только от наследственных свойств, но и от того, насколько благоприятны или соответствуют конкретной породе окружающие условия. Так, например, бархат амурский, считающийся на Дальнем Востоке быстрорастущей породой, в условиях Ленинграда и Москвы в молодом возрасте повреждается заморозками и лишь в 20—25 лет достигает высоты 4—5 м. Поэтому в Нечерноземье эту породу относят к медленнорастущим, что значительно влияет на срок выращивания ее в питомнике.
В естественных условиях обычно быстрорастущие породы (тополя, ивы, березы) менее долговечны, чем медленнорастущие (дуб, липа, клен остролистный), хотя имеются и исключения — платан, секвойя, ясень обыкновенный. Поэтому считалось, что на объектах озеленения необходимо использовать больше долговечных медленнорастущих пород — это обеспечит их более длительное существование без замены растений. Основываясь на этом, до 1977 г. в питомниках соотношение быстро- и медленнорастущих лиственных пород было соответственно 20-30 % и 40-60 %. Однако выращивание такого количества медленнорастущих при существовавших ценах было экономически не выгодно.
Практика показала, что в городских условиях связь между быстротой роста и продолжительностью жизни растений нарушается. В связи с этим изменилось соотношение быстро- и медленнорастущих пород — доля быстрорастущих увеличилась до 45 % (табл. 3), что способствовало повышению рентабельности питомнических хозяйств. Большое значение имело также введение в действие нового прейскуранта на посадочный материал.