Солеустойчивость интродуцированных древесно-кустарниковых видов на засоленных почвах Апшеронского полуострова Азербайджана

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 635.09                                       

В последние годы значительно расширились озеленительные мероприятия на Апшеронском полуострове Азербайджана. В 2017–2019 годах ассортимент деревьев кустарниковых доставленных из различных стран мира по своей экзотичности превосходят местную растительность. Однако доставленные ассортименты из различных регионов не выдерживают сухой климат Апшерона, недостаток влаги, засоленность почв, резко уменьшают их адаптацию в засоленных почвах. В связи с этим эти виды теряют не только во внешности, но и уменьшением адаптационной способности.

Апшеронский полуостров Азербайджана относится к засушливым регионам, жаркое лето и недостаток влажности способствуют значительному увеличению токсического действия засоляющих ионов почвы. Значительное увеличение температуры в летнее время (35–39 °С) повышают двойное действие солей на растительность, на древеснокустарниковые в частности. В связи с этим целью наших исследований явилось изучение солеустойчивости некоторых интродуцированных видов используемых в озеленении Апшеронского полуострова Азербайджана.

В связи с расширением и развитием градостроительства параллельно расширились и озеленительные мероприятия, изменились облики крупных городов, увеличилось число новых парков, бульваров и зеленых массивов, особенно в приморских зонах набережных Каспийского моря. Целью научной работы является выявление степени солеустойчивости новых древесно-кустарниковых видов приобретенных из различных почвенноклиматических регионов мира, интродуцированных и широко применяемых в озеленительных мероприятиях на Апшеронском полуострове Азербайджана.

Материал и методы исследования

Объектами исследования послужили новые виды древесно-кустарниковых растений доставленных из различных климатических регионов мира — Европы, Азии, Японии, Индии, Кореи, Вьетнама, Таиланда, Средиземноморских стран — Италии, Греции, Турции, Испании, Африки и др. как умеренных, так и тропических стран. Объектами исследования служили: крупноцветковая магнолия ( Magnolia grandiflora L.), крупноплодный кипарис ( Cupressus macrocarpa L.), новые виды кипарисов, различные виды пальм, сафора японская ( Sophora japonica L.) и др., среди кустарников — Nandina domestica Thunb., Ligustrum japonicum Thunb., Jasminum nudiflorum , Lisium chinensis Mill, Euonymus japonica L., Nerium oleander L.

Анализ химических компонентов почв и анализ состава поливной воды произведено с использованием аппарата Palintest из расчета мг/л, фоновая радиация с помощью радиометра SPER и экотестера, количество хлорофилла хлорофилометром SPAD, качественный состав зеленых пигментов — хлорофилла a и b а также сумму каратиноидов с использованием полуавтоматического фотометра АР-120, при длине волны 420 nµ и 460 nµ соответственно.

Результаты исследования и их обсуждение

Как известно степень засоленности почв относительно разнообразна. Почвы Апшеронского полуострова в отношении степени засоленности подразделяются на 5 основных групп — слабосолонцеватые, среднесолонцеватые, сильно солонцеватые, солончаки и солонцы. Однако, две последние встречаются редко. Засоление почв способствует концентрации различных токсических ионов, в частности хлора, серы и карбоната. Эти засоляющие ионы (Cl^-, SO 4 ^2- и CO 3 ^2-) в зависимости от их концентрации определяют степень засоления. Однако эти засоляющие ингредиенты расположены не в отдельности, а в комплексном соотношении. В связи с этим в условиях Апшеронского полуострова Азербайджана засоляющие ионы находятся в виде хлоридно-сульфатном, сульфатно-хлоридном, сульфатно-карбонатном соотношении. Поэтому нами было прослежено степень устойчивости новых видов, степень роста и развития, а также количественное изменение зеленых пигментов в различных типах засоления (Таблица1).

Таблица 1.

КОЛИЧЕСТВО ЗЕЛЕНЫХ ПИГМЕНТОВ В ЛИСТЬЯХ (мкг/л)

НОВЫХ ВИДОВ ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ НА АПШЕРОНЕ (хлоридно-сульфатный тип засоления)

Ряд	Виды растений	Хлорофилл		a+b	a/b
		a	b
1	Magnolia grandiflora L.	1,40	0,59	2,99	2,37
2	Photinia serrulata Lindl.	3,64	1,02	4,66	3,56
3	Laurocerasus vulgaris Carr.	3,30	1,00	4,30	3,30
4	Euonymus japonica L.	5,94	1,90	7,84	3,12
5	Chamaerops humilis L.	4,05	2,00	6,05	2,02
6	Eriobotrya japonica L.	8,89	3,19	12,08	2,78
7	Arbutus unedo L.	3,28	1,42	4,70	2,30
8	Sophora japonica L.	4,02	1,59	5,61	2,52
9	Pyracantha coccinea Roem.	4,71	1,18	5,89	3,99
10	Tecoma campsis radicans L.	3,45	1,12	4,57	3,08
11	Nandina domestica Thunb.	4,59	1,87	6,46	3,00

Как видно из данных Таблицы 1 среди исследованных видов в отношении активного синтеза хлорофилла a и b, у Eriobotrya japonica (Thunb.) Lindl., соответственно 8,89 мг/л и 3,19 мг/л на втором плане Euonymus japonicus Thunb. 5,94 мг/л и 1,90 мг/л, на третьем Pyracantha coccinea M. Roem. 4,71 мг/л и 1,18 мг/л., Nandina domestica Thunb. 4,59 мг/л и 1,87 мг/л. У других видов синтез хлорофилла незначительный. Особо низкий показатель у Magnolia grandiflora L. 1,40 мг/л и 0,59 мг/л., средний показатель за вегетационный период. Поэтому отмеченный вид является неприемлемым видом при озеленении хлоридно-сульфатных почв, однако в соотношение хлорофилла a и b наиболее приемлемый показатель у тех видов у которых синтез и накопление хлорофилла значительно высокий. Высказывание Б. П. Строганова о том, что токсические ионы в растительных клетках вступают во взаимосвязь с белковыми соединениями и в определенной степени увеличивают адаптационные механизмы, повышая их устойчивость, что не наблюдалось в наших опытах проведенных в засушливых и жарких условиях Апшеронского полуострова [4]. В зависимости от концентрации засоляющих ионов, в частности хлоридно-сульфатном, происходило разрушение структуры хлоропластов, разрыву белково-хлорофильной связи и в конечном счете к гидролизу белковых соединений, накоплению амидов, нутресцина, аммиака и других токсических соединений, способствующих раннему засыханию фотосинтетического аппарата и опаду листьев.

В Таблице 2 представлены данные содержание хлорофилла a и b, а также их соотношение в листьях различных декоративных древесно-кустарниковых видов интродуцированных при сульфатно-хлоридном типе засолении почв Апшеронского полуострова. Содержание хлорофилов в листьях новых видов древесно-кустарниковых растений интродуцированных из различной флоры мира (сульфатно-хлоридный тип засоления, мкг/л).

Как видно из Таблицы 3, исследованные виды доставлены из различных эко-климатических регионов. По всей вероятности эти виды по своему происхождению разные и обладают разной биоиндикацией к засоленным почвам.

Содержание хлорофилла a в листьях у различных видов относительно умеренное и находятся в пределах от 2,94 и 4,02 мг/л у древесных пород, а у кустарников до 4,74 мг/л.

Наибольшее количество хлорофилла a отмечено у эвкалипта клювовидного ( Eucalyptus camaldulensis Dehnh.) — 8,89 мг/л. Количество хлорофилла b относительно умеренном уровне и изменяется от 0,61 мг/л и 2,14 мг/л. В связи с нормальным ходом роста и развития к летнему периоду у устойчивых видов в соотношении хлорофилла a и b резких отклонений при сульфатно-хлоридном типе засоления не наблюдалось. Отмечен медленный прирост листьев и побегов, цветения и плод образования. Проявление сильной токсичности при сульфатно-хлоридном типе засоления по сравнению с хлоридно-сульфатным не проявлялось и представленные виды проявили адаптивную функцию [3, 7–8].

Таблица 2.

КОЛИЧЕСТВО ЗЕЛЕНЫХ ПИГМЕНТОВ В ЛИСТЬЯХ НОВЫХ ДЕКОРАТИВНЫХ ВИДОВ ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ НА АПШЕРОНЕ, мг/л (весна)

Ряд	Виды растений	Хлорофилл		a+b	a/b
		a	b
1	Maclura pomifera (Raf) Schneid.	3,64	0,74	4,38	4,91
2	Albizia julibrissin Durazz.	3,38	0,61	3,99	5,54
3	Vitex agnus-castus L.	3,74	1,02	4,76	3,66
4	Cercis siliquastrum L.	2,94	1,00	3,94	2,94
5	Mirtus communis L.	4,26	1,34	5,60	3,17
6	Cydonia oblonga Mill.	3,48	1,40	4,88	2,48
7	Pistacia vera L.	3,60	1,61	5,21	2,23
8	Hibiscus syriacus L.	3,80	1,52	5,32	2,50
9	Eucalyptus camaldulensis Dehnh.	8,89	2,14	11,03	4,15
10	Sophora japonica L.	4,02	1,17	5,19	3,43
11	Pyracantha coccinea Roem.	4,74	1,35	7,09	3,50

В Таблице 3 представлены количество хлорофилла a и b, а также их соотношение в весенний период роста и развития различных декоративных видов при разнокачественном типе засоления.

Как видно содержание хлорофилла a в листьях весной у Spireyа alba Du Roi, Maqnolia qrandiflora L. , Photinia serrulata Lindl. и Ulmus crassifolia Nutt . находятся в пределах 3,07– 3,80 мг/л и хлорофилла b от 1,02 до 1,50 мг/л соответственно, а у Berberis vulgaris L. 4,10 и 1,06 мг/л при хлоридно-сульфатном засолении. При сульфатно-хлоридном засолении количество хлорофилла у всех видов накопление хлорофилла a протекает умеренно и в листьях опытных видов изменяется в пределах от 2,03 мг/л до 2,77 мг/л, показатели хлорофилла b от 0,56 мг/л до 1,30 мг/л.

В условиях Апшеронского полуострова, где почва засолена хлоридно-карбонатным засолением синтез и количество зеленых пигментов несколько снижено. Как видно из данных той же Таблицы 3 относительно высокое содержание хлорофилла a в листьях Wisteria ventusa R. & Wils. достигла 3,97 мг/л, а хлорофилла b 1,16 мг/л, их соотношение выражено 3,42 мг/л, что характерно для высших древесных пород. Количество хлорофилла b у Ligustrum lucidum W. и Ilex aquifolium L. находится в пределах 2,76 и 2,06 мг/л, хлорофилла b соответственно 1,40–1,40 мг/л. У остальных видов количественные показатели хлорофилла a от 1,40–1,84 мг/л, хлорофилла b 0,64–1,19 мг/л, что свидетельствовало медленному росту листа, замедлению цветения и задержка плодообразования исследованных видов.

Таблица 3. КОЛИЧЕСТВО ХЛОРОФИЛЛА A И B, А ТАКЖЕ ИХ СООТНОШЕНИЕ В ВЕСЕННИЙ ПЕРИОД РОСТА И РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ ДЕКОРАТИВНЫХ ВИДОВ ПРИ РАЗНОКАЧЕСТВЕННОМ ТИПЕ ЗАСОЛЕНИЯ
Ряд	Виды	Хлорофилл a	Хлорофилл b	a+b	a/b
Хлоридно-сульфатный
1	Spireya alba Du Roi	3,70	1,50	5,20	2,46
2	Magnolia grandiflora L.	3,07	1,80	4,87	1,70
3	Photinia serrulata Lindl.	3,18	1,80	4,98	1,76
4	Berberis vulgaris L.	4,10	1,06	5,16	2,56
5	Ulmus crassifolia Nutt.	3,80	1,02	4,82	3,72
Сульфатно-хлоридный
6	Gaura lindheimeri E. & A. Gray	2,03	0,56	2,59	3,62
7	Pitosporum heterofhyllum L.	2,70	1,10	3,80	2,45
8	Rosa odorata Sweet	2,77	1,30	4,07	2,13
Хлоридно-карбонатный
9	Wisteria ventusa R.&Wils.	3,97	1,16	5,13	3,42
10	Ligustrum lucidum W.	2,76	1,40	3,16	1,97
11	Ilex aquifolium L.	2,06	1,40	3,46	1,47
12	Jasminum officinale L.	1,4	0,64	2,04	2,18
13	Wisteria floribunda DC.	1,39	0,92	2,31	1,51
14	Ginkgo bilоba L.	1,19	1,19	2,38	1,57
15	Mespilus germanica L.	1,84	0,95	2,79	1,93
16	Sophora japonica L.	1,40	0,48	1,88	2,91
17	Ilex aquifolium L.	1,47	0,59	2,06	2,49

Определение содержания зеленых пигментов у опытных растений Таблица 4, в какой-то степени подтверждает нами предположение о более глубоком токсическом действии хлоридно-карбонатных ионов на физиологические процессы, а именно росту и развитию, приспособлению новых декоративных видов на Апшероне.

При засушливых условиях засоляющие ионы задерживают адаптационные механизмы, способствуют медленному проникновению питательных элементов в корневую систему и тем самом задерживают развитие листовых и цветочных почек, слабому синтезу хлорофилла и в конечном удлинению адаптационного периода.

Данные Таблицы 4 свидетельствует о том, что при хлоридно-карбонатном засолении накопление зеленых пигментов замедленное и в количественном отношении ниже, чем в весенний период. Влияние засухи и хлоридно-карбонатных ионов оказывают влияние на растения более в широком масштабе, опадают цветки, замедляется рост, у некоторых видов наблюдается образование морфометрических изменений, ожоги на листовой пластинке.

Опытные растения в отношении к засоляющим ионам подразделены на 3 группы. Из изложенного материала следует отметить, что засоляющие ионы Сl^-, SO 4 ^2- и CO 3 ^2- являются характерными в почвах Апшерона и они оказывают определенное влияние на адаптационные механизмы у новых интродуцированных видов деревьев и кустарников.

В результате исследований было выявлено, что при хлоридно-сульфатном типе засоления у растений отмечены галосуккулентные, а при хлоридно-карбонатном галоксерофитные признаки. Хлоридные и карбонатные ионы оказывают более глубокое токсическое действие, чем сульфатные. В этом отношении наши предложения совпадают с мнениями А. А. Кузнецова, С. Амирова, Л. К. Клышева, K. J. Мс. Сree, S. G. Richardson и Z. Tang о том, что при хлоридном типе засоления токсические ионы поступившие в листовую пластинку в первую очередь разрывают белково-хлорофильные связи, структуру хлоропластов и способствует гидролизу белковых молекул, а в дальнейшем накоплению промежуточных продуктов, а именно амидов, кадеверина, путресцина и молекулярного аммиака [1–2, 5–6].

Биологическая индикация новых видов к засолению происходит слабо, у разных видов выражено в разной степени [9].

НАКОПЛЕНИЕ ХЛОРОФИЛЛОВ В ЛИСТЬЯХ РАСТЕНИЙ НА АПШЕРОНЕ, мг/л (лето)

Таблица 4.

Ряд	Виды	Хлорофилл a	Хлорофилл b	a+b	a/b
хлоридно-карбонатный
1	Magnolia grandiflora L.	2,23	0,80	3,03	2,78
2	Photinia serrulata Lindl.	2,03	1,41	3,44	1,43
3	Acer platanoides L.	1,73	0,94	2,67	1,84
4	Laurocerasus vulgaris Carr	2,81	0,06	2,87	1,88
5	Cercis siliquastrum L	2,31	1,12	3,43	2,06
6	Eleagnus umbellate Thunb.	3,34	1,32	4,66	2,50
7	Ligustrum ovalifolium Hassk.	3,95	1,24	4,29	3,18
8	Ligustrum lucidum W.	2,66	1,50	3,16	1,77
9	Robinia pseudoacacia L.	4,40	1,27	5,67	3,46
10	Ulmus crassifolia Nutt.	3,99	1,06	4,05	3,76
11	Buxus microphylla (Siebold & Zucc.)	3,04	1,07	4,11	2,84
12	Juniperus sabina L.	0,88	0,51	1,39	1,72
13	Cupressus macrocarpa L.	1,42	3,94	5,36	0,36
14	Cupressocyparis leylandi A.B.Jaks.	1,85	0,48	2,33	3,85

Выводы

Исследовано влияние засоляющих ионов (Сl^-, SO 4 ^2- и CO 3 ^2-) на накопление хлорофиллов в листьях новых декоративных древесно-кустарниковых растений интродуцированных на засоленных почвах Апшерона, их степень устойчивости к засолению, зависимость синтеза хлорофиллов от типов засоляющих ионов.

Выявлено, что токсические ионы хлорида, сульфата и карбоната поступившие в корневую систему и через него в листья исследованных видов, оказывают отрицательное влияние на структуру хлоропластов, способствуют гидролизу белковых соединений.

Установлено, что при засоленных почвах Апшеронского полуострова степень влияния засоляющих ионов (Сl^-, SO 4 ^2- и CO 3 ^2-) на накопление хлорофиллов в листьях новых интродуцированных видов имеют прямую корелятивную связь. Эти ионы оказывают влияние на белково-хлорофильную связь, разрушению хлоропластов, накоплению промежуточных кадоверина, путресцина и аммиака, приводит к образованию хлорофиллида и фитоловой кислоты.