Cмещение зон зимней устойчивости древесных растений на Северо-Западе России в условиях потепления климата.

В условиях потепления климата, начавшегося в конце 1980-х гг., границы зон зимней устойчивости растений (USDA Hardiness Zones) на территории Ленинградской области смещаются.Среднеминимальная температура воздуха по 21 метеостанциям за период 1988–2006 гг. по сравнению с периодом 1961–1987 гг. повысилась в среднем на 2,5?, в Санкт-Петербурге – на 3,2?.На участке протяжённостью 482 км от Кингисеппа до южного побережья Ладожского озера смещение изотермы среднеминимальной температуры воздуха –29 гр, соответствующей границе зон 4 и 5, по отношению к норме климата второй половины XX в. составляет от 30 км в районе Волосово до 69 км в Приладожье и до 80 км на юго-западе, в среднем около 50 км. Линия смещается на восток и юго-восток в сторону континента, удаляясь от Балтийского моря. Это означает возможность расширения культурного ареала теплолюбивых видов интродуцентов и перспективу продвижения экзотов на новые терри-тории с учётом повышения их зимостойкости. Что касается Санкт-Петербурга, то в условиях климата прошлых лет он относился к 5 зоне (средняя минимальная температура –26,3гр), в настоящее время перешёл в 6 зону (–23,1гр). Это позволяет расширить ассортимент городских зелёных насаждений Санкт-Петербурга и Лениград-ской области.Такое районирование может иметь значение при проектировании территорий под питомники древесных растений и применяться в лесопарковом хозяйстве и озеленении на Северо-Западе России.

Ключевые слова: зоны устойчивости древесных растений, климат, Северо-Запад России, интродукция растений.

Районирование территории Северо-Запада России с точки зрения ассортимента интродуцированных-ванных здесь древесных растений актуально до сих пор. Значение этой темы в современных усло-виях возрастает, особенно в связи с интенсивной интродукцией инорайонного растительного материала. Этот вопрос встал на повестку дня с падением «железного занавеса» и открытием границ в 1990-е гг., когда в Россию хлынул поток растений с западноевропейских питомников. Многие из та-ких культиваров были созданы в Голландии, Германии и Англии совсем для другого климата и в на-ших условиях до этого никогда не испытывались. Между тем садовник Лесного института в С-П Э.Л. Вольф ещё в начале XX в.писал: «Так, например, небезызвестно, что многие из более чувствительных деревянистых растений, разведенных на тучной почве мягкой по климату Голландии – несмотря на свой чрезвычайно сильный и здоровый вид – преуспевают в более суровых областях, особенно в восточных, гораздо хуже, чем экземпляры тех же пород, но выращен-ные в менее благоприятной местности. Кто живет в суровом крае, тот часто будет испытывать горькое разочарование с хвойными, рододендронами, падубами и другими вечнозелеными породами, но также с розанами и так дальше, полученными из Голландии и вообще из районов, обладающих мяг-ким климатом».

На сегодняшний день мало отрицательных примеров такой бессистемной интродукции,– это во многом обусловлено благоприятным воздействием продолжающегося потепления климата. Это могло бы способствовать нежеланию завозить непроверенный и нерайонированный растительный мате-риал. Материал поступает с заведомо более тёплых зон. В тёплых южных регионах Польши, Германии, Венгрии, Италии, Бельгии, где и находятся многие европейские питомники, растения растут и достигают товарной кондиции и декоративных качеств гораздо быстрее, и там меньше себестоимость выращивания. Однако их перенос в заведомо более холодные условия не даёт никаких гарантий успешной адаптации и может привести к тяжёлым последствиям в случае возврата холодных зим. Кроме того, в питомниках активно используются удобрения, стимулирующие рост, что также снижает зимостойкость интродуцентов. Известно, что в первые годы существования Петербурга, когда еще не было теории и практики интродукции и акклиматизации растений и не было опыта их выра-щивания, материал для посадки привозили из стран с более мягким климатом и из южных районов России. Многие из таких привезенных деревьев потом быстро вымерзли.

Критическим фактором выживания и существования древесных растений в открытом грунте умеренных областей мира в большинстве случаев является минимальная температура воздуха в зимний период. Известно, что губительное действие на растения оказывает не средний уро-вень зимних температур, а наиболее суровые, хотя и кратковременные морозы. Суровость зимы характеризуют не средние месячные, а наиболее низкие температуры, наблюдаемые в отдельные годы. Величины, близкие к абсолютному минимуму, встречаются редко, один раз в десятки лет. Поэтому на практике агроклиматологии в качестве показателя морозоопасности используются средние из абсолютных минимумов температуры воздуха. Этот же климатический показатель был принят за основу A. Rehder. В его справочнике приводится карта территории США и Канады с 7 зон зимней устойчивости древесных растений. Для более чем 2550 видов деревьев и кустарников отмечается возможная зона их культуры в открытом грунте. Зоны выделены Департаментом сельско-го хозяйства США в 1930-е гг. Например, для II зоны A. Редер считал типичными такие виды, как дуб крупноплодный (Quercus macrocarpa) и жёлтую акацию (Caragana arborescens.По мне-нию А.В. Гурского «Советские дендрологи вряд ли согласятся с таким районированием. ...Холодостойкость сибирской желтой акации гораздо выше холодостойкости дуба крупноплодного и клёна ясенелистного». Однако районирование А. Редера при всех недостатках выдержало испытание временем. Система такой оценки и выделения зон устойчивости растений Департамента сельского хозяйства США (USDA Hardiness Zones) основывается на простой идее использования среднеминимальных температур воздуха, разделённых на изотермы через 10 гр по шкале Фаренгейта. Применяется и более детализированное подразделение на интервалы через 5 гр F по той же шкале с наименованием «а» для более холодной половины зоны и «b» – для более тёплой подзоны.

Уже после А. Редера система была повторно проанализирована, уточнена и дополнена. Сейчас признаются 11 зон: зона 1 –Арктика, 10 и 11 – тропики (южная часть п-ова Флорида). В последние десятилетия система зон устойчивости была распространена и на Западную Европу. Её уже давно приме-няют в Новой Зеландии и Австралии. Садоводы и дендрологи в США и Канаде вскоре после ее соз-дания приняли концепцию зон устойчивости растений со всеми ее преимуществами и недостатками. И за многие годы, во многом путем прямых проб и ошибок, большинство видов деревьев и кустарников были оценены с точки зрения их соответствия к той или иной зоне. Карта зон устойчивости USDA –фундаментальная часть американского садоводства, и каждый садовод в США знает свою зону.

Такой способ зонирования на основании зимних минимумов температуры воздуха позволяет создание сходных карт для других районов земного шара, например, для Европы и Китая. То, что в таких картах не учитывается – это все остальные климатические параметры, такие, как летние темпе-ратуры воздуха и режим осадков. При этом заранее предполагается, что растения не испытывают недостатка летнего тепла. Несмотря на значительные ограничения, преимущество карты USDA в том, что она широко понятна. И такой простой способ выделения зон устойчивости может быть легко использован при создании карты по зимним минимумам температуры воздуха где-то на других терри-ториях. По этой причине она была принята в энциклопедическом издании «New Trees».

Недостаток такого районирования – это вопрос о перспективности новых видов для разведения.Однако если пользоваться зонами зимней устойчивости древесных растений критически и с осторожностью, карты таких выделенных зон могут оказать хорошую услугу для предварительного отбора растений для культуры. Коммерческое питомниководство зачастую чересчур оптимистично, и к оценке зон устойчивости в каталогах питомниках следует относиться с определенной долей скептицизма. Но, тем не менее, эта система в связи с глобализацией мировой экономики и всё более интенсивным обменом растениями приобретает всё более интернациональный характер. В разных странах она широко используется как в градусах шкалы Фаренгейта, так и в градусах более привычной для нас шкалы Цельсия. В последние годы многие питомники стали публиковать в своих каталогах номера зон, для которых предназначены предлагаемые к продаже растения. В том числе это способствует и лучшей реализации посадочного материала.

В связи с изменением климата границы зон сдвигаются. Сдвиг в северном направлении уже по-ставлен на обсуждение для грядущего переиздания USDA карты зон устойчивости. Очевидно, что изменение границ зон справедливо и для Северо-Запада России. Здесь по сравнению с климатом XX в. повышаются минимальные температуры воздуха, увеличивается интервал между аномально-холодными зимами. Заметно возрастает среднегодовая температура воздуха. Увеличивается веге-тационный сезон и сокращается зимний период.

Как смещаются границы этих зон, насколько и в каком направлении, и как при этом меняются уровни адаптированности разных видов деревьев и кустарников в разных интродукционных центрах и зонах – вопрос очень актуальный, на сегодняшний день недостаточно изученный и имеющий большое экономическое значение. В настоящем сообщении мы постарались осветить некоторые из поставленных вопросов.

Материалы и методика исследований.

За период 1961-2006 гг. были обработаны данные по минимальным температурам воздуха по 21 метеостанции и метеопосту Санкт-Петербургского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями (табл. 1). Число лет наблюдений от 19 до 27 (по стан-ции Кириши более короткий ряд– за 10 лет). Получены средние значения по двум группам лет: 1961–1987 гг. (принято за норму климата XXв.) и 1988–2006 гг. после начавшегося потепления климата. На одном из участков территории Ленинградской области (от окрестностей Кингисеппа до южного побережья Ладожского озера) проведены изотермы среднеминимальных температур воздуха за эти годы. Показано смещение границ зон зимней устойчивости древесных растений, выделенных по этому принципу. Приведены примеры состояния и зимостойкости древесных растений в разных зо-нах на территории Ленинградской области. При этом использованы собственные оригинальные дан-ные полевой оценки обмерзания древесных растений за период с начала 1980-х гг. на этой территории. А также учтены имеющиеся литературные данные по зимостойкости древесных растений.

Результаты и их обсуждение

В Санкт-Петербурге оценка обмерзания проводилась по шкале П.И. Лапина. По результатам многолетней оценки тот или иной вид был отнесён к одной из пяти групп зимостойкости по шка-ле Э.Л. Вольфа, что позволило унифицировать данные и использовать их для сравнения с теми же видами в других пунктах интродукции.

Данные по средней минимальной температуре воздуха по 21 метеостанции и метеопосту приведены в табл. 1. Все они находятся на территории Ленинградской области.

При сравнении периодов 1961–1987гг. и 1988–2006 гг. оказалось, что минимальная температура воздуха по 21 метеостанции повысилась в среднем на 2,5 гр. Лишь по станции Лодейное Поле – не-значительно, на 0,3гр. По остальным – от 1,5 гр (Тихвин) до 4,5гр (Кингисепп). В Санкт-Петербурге – на 3,2гр. В целом это значительное повышение температуры за такой короткий промежуток времени.

Изотерма –28,9 гр, отделяющая зону 4 от зоны 5, раньше, в 1961–1987 гг., проходила западнее и севернее Кингисеппа (–30,3 гр) и шла в основном вдоль южного побережья Финского залива на некотором от него расстоянии, на восток-северо-восток, между Ломоносовым (–28,0 гр) и Белогоркой (–31,9 гр), проходя до Ладожского озера между Воейково (–27,7 гр) и Петрокрепостью (Шлиссельбург) (–31,3 гр). Ленинград тогда попадал в зону 5, в её более холодную подзону 5а (–26,3 гр).

По данным справочника «Агроклиматические ресурсы Ленинградской области», изотерма среднего из абсолютных минимумов температуры воздуха –29 гр проходила ещё ближе к побережью Финского залива, местами почти по береговой линии.

Раньше (рис.) почти всё южное побережье Ладожского озера находилось в 4 зоне: от Петрокрепости (–31,3 гр) до Новой Ладоги (–30,1 гр). Сейчас линия этой изотермы сместилась восточнее на 45–50 км, от Волосово (–28,9 гр), проходя к северу от Белогорки (–30,4 гр), восточнее Петрокрепости (–28,3 гр), между Новой Ладогой (–28,5 гр) и Волховым (–30,6 гр) вдоль южного берега Ладожского озера.Теперь в зону 5 попадает территория вокруг южных прибрежных районов Ладожского озера, к западу от Новой Ладоги. Если посмотреть на начало линии этой изотермы, то очевидно, что граница 4 и 5 зон заметно отодвинулась от Финского залива и от Санкт-Петербурга вглубь континента – на этом отрезке в юго-восточном направлении, параллельно прежней линии. Что касается Санкт-Петербурга, то он перешёл из зоны 5 в более тёплую 6 зону (–23,1 гр).

Это означает, что на такое расстояние в восточном направлении можно продвинуть культуру древесных экзотов, свойственных для 5 зоны– туда, где раньше была территория 4 зоны. Например, среди хвойных при всех недостатках и условностях такого деления, у G. Krussmann [17] к 5 зоне от-несены такие виды, как Picea orientalis(L.) Peterm., Pinus tabuliformisCarr., Tsuga canadensis(L.) Carr., Abies concolor(Gordon) Lindl. ex Hildebr., Larix occidentalisNutt.Опыт интродукции подтверждает, что они в большинстве своём могут расти успешно в открытом грунте Санкт-Петербурга.

Научно-опытная станция Отрадное Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН в Приозерском районе Ленинградской области расположена в более холодных климатических условиях Северо-Востока Карельского перешейка, в подзоне средней тайги. По данным ближайшей метео-станции Сосново, сейчас станция Отрадное находится в 5 зоне (–27,7 гр), раньше относилась к 4 зоне (–30,4 гр) – на одну зону холоднее по сравнению с Санкт-Петербургом. Основные результаты испытаний экзотов за 54 года (1949–2002 гг.). Имеется возможность сравнить уровни адаптированности в Отрадном и Санкт-Петербурге одних и тех же видов. В табл. 2 приведены примеры пяти выделенных групп зимостойкости по результатам испытаний в Отрадном по сравнению с Санкт-Петербургом (ботанический сад БИН). Обозначения репродуктивного состояния: Fr – плодоносит, Fl – только цветёт, Veg –в вегетативном состоянии.

Из данных табл. 2 видно значительное различие в зимостойкости древесных интродуцентов в арборетумах, расположенных в разных зонах. В Отрадном намного короче вегетационный сезон. Сроки наступления индикаторов календаря природы Ладого-Ильменской территориально-феноиндикационной системы там наступают заметно позже, иногда более чем на декаду, чем в Петербурге; позже наступает весна и раньше – зима. В Отрадном гораздо больше менее зимостойких видов. Петербург явно преобладает по числу видов, достигших репродуктивного со-стояния. Тем не менее и в Отрадном есть хорошо зарекомендовавшие себя виды, которые можно продвинуть в культуре дальше к северу от Карельского перешейка.

Восточные районы Ленинградской области расположены в ещё более холодных условиях по сравнению с Карельским перешейком, в 4 и 3 зонах USDA. Разные виды деревьев и кустарников там ещё менее зимостойки. Так, в аномально суровую зиму 1978/79 г. имели место случаи массового обмерзания до уровня снега или до шейки корня растений клёна ясенелистного возраста до 20 лет в районах Тихвина, Бокситогорска и Подпорожья.

Санкт-Петербург – крупнейший центр интродукции на Северо-Западе России. Здесь накоплен большой объём данных по зимостойкости древесных растений многих видов за длительный период наблюдений. Есть возможность в определённой степени распространить данные по уровням адаптированности за пределы Санкт-Петербурга с учётом потепления климата и изменений границ зон зим-ней устойчивости древесных растений.

В условиях потепления климата, начавшегося в конце 1980-х гг., границы зон зимней устойчивости растений (USDA Hardiness Zones) на территории Ленинградской области смещаются. Средняя минимальная температура воздуха по 21 метеостанции за период 1988-2006 гг. по сравнению с пе-риодом 1961–1987 гг. повысилась в среднем на 2,5 гр, в Санкт-Петербурге – на 3,2гр. На участке, протяженностью 482 км от Кингисеппа до южного побережья Ладожского озера, смещение изотермы средней минимальной температуры воздуха –29?, соответствующей границе зон 4 и 5, по отношению к норме климата второй половины XX в. составляет от 30 км в районе Волосово до 69 км в Приладожье и до 80 км на юго-западе, в среднем около 50 км. Линия смещается на восток и юго-восток в сто-рону континента, удаляясь от Балтийского моря. Это означает возможность расширения культурного ареала теплолюбивых видов интродуцентов и перспективу продвижения экзотов на новые территории с учётом повышения их зимостойкости. Это касается таких видов деревьев, считающихся устойчивыми в 5 зоне, как Abies concolor, Larix occidentalis, Tsuga canadensis и др. Что касается Санкт-Петербурга, то в условиях климата прошлых лет он относился к 5 зоне (средняя минимальная темпе-ратура –26,3 гр), в настоящее время перешёл в 6 зону (–23,1гр). Это позволяет расширить ассортимент городских зелёных насаждений Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Санкт-Петербург – очень важный центр интродукции древесных растений с богатейшей историей. Здесь накоплен значительный объём данных по зимостойкости, которая является основным фактором, ограничивающим здесь разведение интродуцентов, за длительный период наблюдений и для очень многих видов. Только в Ботаническом саду Петра Великого за 300 лет было испытано более 3400 видов и форм древесных растений. Есть возможность в определённой степени распространить данные по уровням адаптированности за пределы Санкт-Петербурга с учётом потепления климата и изменений границ зон зимней устойчивости древесных растений. Такое районирование может иметь значение при проектировании территорий под питомники древесных растений и применяться в лесопарковом хозяйстве и озеленении на Северо-Западе России. Для более точных оценок желательно расширение сети интродукционных центров испытаний экзотов в разных агроклиматических зонах

Работа выполнена в рамках государственного задания по плановой теме No 126-2014-0021 «Коллекции живых растений Ботанического сада Петра Великого им. В.Л. Комарова РАН (история, современное состояние, перспективы развития и использования)».

Г.А. Фирсов, А.Г. Хмарик

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 2016. Т. 26, вып. 3

Источник: m.vk.com