Ecological characteristics of ornamental plants and their use in landscape architecture

Olga Vasilevna Kalendar; Календар Ольга Васильевна; Sultan Khadzhibikarovich Vishegurov; Вышегуров Султан Хаджибикарович; Lubov Viktorovna Buglova; Буглова Любовь Викторовна; Igor Vladimirovich Kaigalov; Кайгалов Игорь Владимирович; Mara Yanovna Sarlaeva; Сарлаева Мара Яновна; Sophia Stanislavovna Yudanova; Юданова София Станиславовна; Olga Yurievna Vasilyeva; Васильева Ольга Юрьевна; Olga Viktorovna Dorogina; Дорогина Ольга Викторовна

doi:10.55355/snv2022113106

Ecological characteristics of ornamental plants and their use in landscape architecture

Authors: Kalendar O.V.¹, Vishegurov S.K.², Buglova L.V.¹, Kaigalov I.V.¹, Sarlaeva M.Y.¹, Yudanova S.S.¹, Vasilyeva O.Y.¹, Dorogina O.V.¹^,3
Affiliations:
1. Central Siberian Botanical Garden of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences
2. Novosibirsk State Agricultural University
3. Novosibirsk State University
Issue: Vol 11, No 3 (2022)
Pages: 56-63
Section: Biological Sciences
URL: https://snv63.ru/2309-4370/article/view/114880
DOI: https://doi.org/10.55355/snv2022113106
ID: 114880

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The paper deals with abiotic environmental factors affecting the decorative effect created by plants belonging to various biomorphs in the conditions of the continental climate. The authors have identified some problems of Siberian landscaping. They are 1) insufficient knowledge by landscape architects of the ecological and biological features of trees and shrubs and their belonging to certain zones of frost resistance; 2) the use of ornamental plants with a short period of ontogenesis in landscape compositions; 3) insufficient involvement of late summer and autumn flowering perennial plants in landscaping. It is shown that the degree of winter damage of the aboveground shoot system of trees and shrubs is influenced not only by the absolute values of minimum temperatures, but also by the duration of their exposure. Methods of rejuvenation of ornamental plants from the family Ranunculaceae used in landscape architecture are proposed. As a result of long-term studies of the Chrysanthemum L. generic complex, including species, forms and varieties, conducted in the CSBG, a garden group of Korean chrysanthemums has been identified. Its representatives, characterized by average flowering periods and blooming at a day longitude of 13–14 hours, can significantly fill the period including September and even the first half of October with their ornamental effect. The characteristics of resistance and ornamental qualities of some species and varieties of plants included in the biological resource collection USU 44053 are given.

Keywords

continental climate, forest-steppe of Western Siberia, landscape architecture, abiotic factors, frost resistance zones, hydrothermal conditions, biological resource collection, introduction, introduced plants, phonological patterns, Ito-hybrids peonies, Aquilegia glandulosa, Aquilegia sibirica, Korean chrysanthemum

Full Text

Введение

Создание объектов озеленения в суровых климатических условиях континентального и резко континентального климата, к которым относятся территории Западной и Восточной Сибири, всегда сопряжено со значительными трудностями. Особенно когда речь идет о разработке ландшафтных проектов не ТИЗ (территория индивидуальной застройки), а таких макрообъектов, как городской парк или сквер. В последнем случае подразумеваются значительные затраты на проведение проектных, инженерно-изыскательских работ, создание дорожно-тропиночной сети, освещения, изготовления и приобретения МАФ (малых архитектурных форм). Однако следует отметить, что многолетний положительный опыт подобных инженерно-технических мероприятий в регионах всегда имеется. Чего нельзя сказать о знании ассортимента древесных, кустарниковых и травянистых видов, форм и сортов, перспективного для эколого-географических условий конкретного населенного пункта. Вероятно, поэтому многие из тех, кто в настоящее время занимается сибирским озеленением, обладают креативным мышлением менеджеров, но игнорируют знания биологии и экологии.

Знакомство с красиво цветущими, декоративно-лиственными и газонными растениями в учебных программах, разработанных авторами данной статьи для студентов НГАУ и НГУАДИ, включает следующие компоненты: биология, агротехника, ассортимент. В лекционных курсах и на семинарских занятиях широко используется цифровая фенотека [1]. Кроме того, особое внимание уделяется сравнительному анализу экологических характеристик декоративных растений в их природных местообитаниях и конкретных частях их культигенных [2] ареалов.

Цель данной работы – охарактеризовать основные эколого-биологические особенности красиво цветущих и декоративно-лиственных растений различных биоморф, влияющие на декоративный эффект в условиях континентального климата лесостепи Западной Сибири.

Природно-климатические условия, объекты и методы исследования

Комплексные исследования по определению перспективности интродукции травянистых и древесных декоративных растений проводятся в Центральном сибирском ботаническом саду (ЦСБС СО РАН) г. Новосибирск в условиях умеренной обеспеченности теплом и влагой. Гидротермические условия периодов зимовки и вегетации растений рассчитываются по данным ГМС Огурцово (ближайшей к ЦСБС).

При изучении сезонного развития, онтоморфогенеза и комплексной устойчивости использовались классические [3–5] и современные [6–9] методики.

Особенности органогенеза изучались в Центре коллективного пользования ЦСБС СО РАН с помощью стереомикроскопа Carl Zeiss Stereo Discovery V12 с цифровой камерой высокого разрешения AxioCam MRc-5 (программное обеспечение AxioVision 4.8).

Результаты исследований и их обсуждение

Анализ состояния ландшафтных объектов, участие в конференциях и круглых столах, посвященных проблемам озеленения сибирских городов, выявили ряд проблем, в том числе следующие:

недостаточное знание ландшафтными архитекторами эколого-биологических особенностей дендрологических объектов и принадлежности их к определенным зонам морозостойкости;
использование в ландшафтных композициях, в первую очередь, создаваемых в стиле Naturgarten, декоративных растений с коротким периодом онтогенеза;
недостаточное привлечение в озеленение позднелетне- и осеннецветущих многолетних растений.

Следует отметить, что питомников декоративных древесных и травянистых растений в сибирском регионе недостаточно, лишь небольшое количество опробованного посадочного материала могут предоставить местные ботанические учреждения и дендрарии. Поэтому основные закупки посадочного материала проводятся в питомниках Европейской части России. В этом случае одним из основных показателей, на который следует ориентироваться при выборе древесных и кустарниковых декоративных растений, является «зона морозостойкости» (табл. 1).

Таблица 1 – Температурные характеристики зон морозостойкости, в которых могут выращиваться древесные и кустарниковые декоративные и плодовые растения

Зона	Температурная характеристика	Зона	Температурная характеристика
1	ниже −45°С	5	до −29°С
2	до −45°С	6	до −23°С
3	до −40°С	7	до −18°С
4	до −35°С

По формальным критериям (рис. 1) Новосибирск относится к третьей зоне морозостойкости, однако при выборе дендрологических объектов для местного озеленения следует учитывать «не только концентрацию, но и экспозицию». Т.е. не только сам факт воздействия низких отрицательных температур, но и единовременную продолжительность такого воздействия (это может быть не несколько часов, а несколько дней).

Рисунок 1 – Условия перезимовки растений в Новосибирске за 2016–2021 гг.: А – 2016/2017 гг., Б – 2017/2018 гг., В – 2018/2019 гг., Г – 2019/2020 гг., Д – 2020/2021 гг.

Как видно из графиков (рис. 1), среднедекадная температура воздуха значительно отличается от минимальной. Из недавних зимовок с 2016 по 2021 гг. лишь зимовку 2019/2020 гг. можно назвать относительно мягкой. Очень низкие минимальные отрицательные температуры воздуха отмечены в 2016 и 2019 гг. в ноябре, когда процесс подготовки надземной побеговой системы к зимовке у многих древесных интродуцентов еще не завершен. Поэтому при выборе посадочного материала мы рекомендуем ориентироваться на растения, рекомендуемые для второй зоны морозостойкости.

Еще одним из довольно широко распространенных примеров игнорирования температурного воздействия на растения-интродуценты, используемые в сибирском озеленении, является высадка деревьев на искусственно приподнятые участки земли или террасы, облицованные камнем. В этом случае сильное промерзание корневой системы, находящейся в почве, происходит не только сверху вниз, но и за счет не прикрытых снегом боковых поверхностей.

Классическим отрицательным примером неудачного подбора деревьев для озеленения конкретного объекта в условиях Новосибирска является гибель декоративно лиственных яблонь сорта «Рудольф», высаженных на Михайловской набережной. Озеленителями в данном случае также было проигнорировано воздействие такого фактора, как зимние иссушающие ветра вдоль реки Оби [10]. В дальнейшем высаженные взамен погибших деревья пришлось утеплять на зиму [11].

Суровые зимовки значительно ограничивают использование в лесостепи Западной Сибири многих популярных в Европейской части России дендрологических объектов. К их числу относятся и древовидные пионы. Альтернативой древовидным пионам в условиях сурового климата лесостепи могут стать пионы из группы ИТО-гибриды [12].

Изученные в ЦСБС сорта пионов данной группы формируются по типу хамефитов. Образовавшиеся побеги высотой 5–14 см с генеративными почками, находящимися III этапе органогенеза, успешно перезимовывают под естественным снеговым покровом без дополнительно укрытия и на следующий год обильно цветут (рис. 2; рис. 3).

Рисунок 2 – Генеративные побеги Yellow Crown (05.10.2015)

Рисунок 3 – Цветение сорта Yellow Crown (08.07.2016)

Одной из современных особенностей создания цветочных экспозиций в стиле Naturgarten, пейзажном стиле является стремление ландшафтных архитекторов использовать представителей не только инорайонной, но и аборигенной флоры. Это абсолютно обоснованное решение, поскольку при культивировании, включающем прополки, поливы и подкормки, развиваются мощные растения с бóльшим числом цветков, зачастую не очень похожие на те, которые обитатели мегаполисов могут встретить при выезде за город или в турпоходах. К ним относятся, например, Aquilegia glandulosa Fisch. ex Link (водосбор железистый), произрастающий (рис. 4) на альпийских и субальпийских лугах, нивальных лужайках, по берегам горных ручьев, на осыпях, скалах [13]. А также A. sibirica Lam. (водосбор сибирский), который встречается (рис. 5) в светлых лиственных и смешанных лесах, зарослях кустарников, на лесных полянах, суходольных лугах, каменистых склонах, сырых лужайках, в том числе в лесной и лесостепной зонах [14].

Рисунок 4 – Водосбор железистый (18.07.2010)

Рисунок 5 – Водосбор сибирский (06.07.2009)

В условиях культуры отсутствие конкуренции, присущей естественному ценозу, нередко способствует тому, что прохождение онтогенетических состояний прегенеративного периода идет ускоренными темпами. Виды, которые in situ развиваются по типу многолетников, ex situ зачастую становятся малолетниками. Наиболее уязвимы в плане снижения сроков декоративности в данном случае виды с естественным непродолжительным периодом онтогенеза, к которым относятся многие представители сем. Ranunculaceae [15], включая такие, как водосбор.

Согласно нашим наблюдениям, для продления декоративного эффекта аквилегий перспективна обрезка растений в начале отцветания с оставлением побегов высотой не более 5 см от уровня почвы. Во второй половине лета начинает отрастать летняя генерация листьев, в отдельные благоприятные вегетационные периоды может наблюдаться второе цветение. Такие приемы позволяют продлить жизнь растений на экспозиции еще на 2–3 года, но затем все равно наступает старение и отмирание.

Среди представителей данного семейства много декоративно ценных видов, в том числе – перспективных для континентального климата лесостепи Западной Сибири. К ним относятся Aconitum kusnezoffii Reichenb., A. septentrionale Koelle, A. napellus L., Adonis vernalis L., Anemone canadensis L., Anemonidium dichotomum (L.) Holub., Anemonoides altaica (C.A. Mey) Holub., Clematis recta L., Delphinium grandiflorum L., Thalictrum aquilegifolium L., T. flavum L., Trollius asiaticus L., T. europaeus L. Следует отметить, что Aconitum napellus также относится к малолетникам – его потребуется регулярно возобновлять семенами.

На основании многолетнего изучения эколого-биологических особенностей растений, входящих в биоресурсную коллекцию USU 44053, для использования в сибирском озеленении при оформлении экспозиций в стиле Naturgarten, а также в пейзажном стиле выделены как перспективные представители 29 семейств, которые приведены в списке.

Alliaceae: Allium aflatunense Fedtsch., A. caeruleum Pall., A. microdictyon Prokh., A. obliquum L., A. ramosum L., A. schoenoprasum L., A. senescens ssp. glaucum (Schrader) N. Friesen.
Apiaceae: Aegopodium podagraria, Eryngium planum L.
Apocynaceae: Vinca minor
Asparagaceae: Asparagus officinalis, Convallaria majalis L., Polygonatum odoratum (Mill.) Druce.
Asphodelaceae: Hemerocallis minor
Asteraceae: Achillea filipendulina, A. millefolium L., A. tomentosa L., Anaphalis margaritacea (L.) A. Gray., Antennaria dioica (L.) Gaertn., Aster tataricus L., Centaurea dealbata Willd., Coreopsis grandiflora Hogg., Grossheimia macrocephala (Muss.-Puschk.) Sosn. et Takht., Helenium hoopesii A. Gray., Heliopsis scabra Dun., Echinacea purpurea (L.) Moench., Leontopodium leontopodioides (Willd.) Beauverd., Liatris spicata Willd., Pyretrum corymbosum (L.) Scop., Rudbeckia laciniata L.
Boraginaceae: Brunnera sibirica
Brassicaceae: Iberis sempervirens
Campanulaceae: Campanula alliariifolia , C. carpatica Jacq., C. cochleariifolia Lam., C. glomerata L., C. persicifolia L., C. punctata Lam., C. rapunculoides L., C. trachelium L., Platycodon grandiflorus Jacq.
Caryophyllaceae: Cerastium tomentosum, Dianthus arenarius L., D. deltoides L., D. gratianopolitanus Vill., D. plumarius L., D. superbus L., D. versicolor Fisch. ex Link., Eremogone saxatilis (L.) Ikonn., Gypsophila altissima L., Lychnis chalcedonica L.
Commelinaceae: Tradescantia virginiana
Crassulaceae: Hylotelephium ewersii (Ledeb.) H. Ohba., H. pallescens (Freyn) H. Ohba., H. trifillum (Haw.) Holub., Sedum acre, S. aizoon L., S. album L., S. hispanicum L., S. hybridum L., S. reflexum L., S. rupestre L., S. spurium Bieb.
Dipsacaceae: Cephalaria gigantea (Ldb.) Bobr.
Euphorbiaceae: Euphorbia cyparissias
Geraniaceae: Geranium macrorrhizum, G. pratense L., G. sanguineum L.
Iridaceae: Iris setosa ex Link., I. sibirica L.
Lamiaceae: Dracocephalum grandiflorum, D. ruyschiana L., Horminum pyrenaicum L., Hyssopus officinalis L., Mentha longifolia L. (Huds.), Monarda fistulosa L., Physostegia virginiana (L.) Benth., Prunella grandiflora (L.) Jacq., Satureja montana L., Stachys lanata Jacq., Thymus serpyllum L.
Liliaceae: Lilium pensylvanicum Ker-Gawl., L. pilosiusculum (Freyn) Miscz., Lilium pumilum
Linaceae: Linum perenne
Lythraceae: Lythrum salicaria
Malvaceae: Lavatera thuringiaca
Papaveraceae: Corydalis bracteata (Steph.) Pers.
Polemoniaceae: Phlox divaricata, P. subulata L., Polemonium caeruleum L.
Polygonaceae: Bistorta majorF. Gray, Rheum rhabarbarum L.
Primulaceae: Lysimachia nummularia, L. punctata L., Primula macrocalyx Bunge.
Rosaceae: Filipendula palmata (Pall.) Maxim., F. rubra (Hill.) Rob., F. vulgaris, F. ulmaria (L.) Maxim., Geum coccineum Sibth. et Smith., Sanguisorba alpina Bunge.
Saxifragaceae: Bergenia crassifolia (L.) Fritsch., Heuchera sanguinea, Saxifraga caespitosa L.
Scrophulariaceae: Veronica incana, V. longifolia L., V. prostrata L., V. spicata L., Veronicastrum sibiricum (L.) Pennell.
Violaceae: Viola cucullata, Viola hirta L.

Из этого списка в число малолетников входят: Heliopsis scabra, Campanula persicifolia, C. carpatica, C. glomerata, Coreopsis grandiflora, Dianthus superbus, D. versicolor, Gypsophila altissima, Hyssopus officinalis, Lilium pumilum, Linum perenne, Sedum aizoon, S. hispanicum.

В условиях короткого вегетационного периода лесостепи Западной Сибири особое значение приобретают растения с позднелетним и раннеосенним типами цветения, способные выдерживать незначительные отрицательные температуры без потери декоративности. На основании проведенных в ЦСБС многолетних исследований родового комплекса Chrysanthemum L., включающего виды, формы и сорта выделена садовая группа так называемых корейских хризантем, представители которой могут своим декоративным эффектом существенно заполнить период, включающий сентябрь и даже первую половину октября.

На рис. 6 представлены упрощенные среднемноголетние феноспектры четырех сортов хризантемы корейской из цифровой фенотеки [1], используемой в НГАУ на практических занятиях для подготовки бакалавров – ландшафтных архитекторов.

Рисунок 6 – Среднемноголетние данные феноритмики сортов хризантемы корейской в ЦСБС

Хотя данную группу, происхождение которой относится к началу прошлого века, нередко называют «корейские гибриды», одной из родительских форм, участвовавших в ее создании, был образец хризантемы сибирской, привезенной американским селекционером А. Камингом из Кореи. Родоначальником садовой группы стал гибрид, полученный им в 1928 г. от скрещивания данного образца с мелкоцветковым сортом ‘Ruth Hatton’ [16]. Сравнительный анализ исходных родительских форм и широкого спектра полученных гибридов позволяет прогнозировать успешность интродукции образцов, дальнейшие пути селекции (в том числе – на зимостойкость), а также выбрать селекционные центры, материал которых наиболее перспективен для конкретных эколого-географических условий [17]. Так, в условиях Новосибирска высокую комплексную устойчивость и декоративные качества проявили сорта корейских хризантем, полученные в ботанических садах г. Ялты (ННЦ – НБС) и г. Уфы [18].

К числу сортов селекции ННЦ – НБС, наиболее перспективных для условий короткого безморозного вегетационного периода, нами отнесены Египтянка, Лепестковый дождь, Малышка, Плюшевый мишка, Славяночка, Солнечная феерия, ежегодно достигающие фазы цветения и создающие высокий декоративный эффект (рис. 7; рис. 8).

Рисунок 7 – Сорт «Малышка» (15.10.2019)

Рисунок 8 – Сорт «Плюшевый мишка» (15.10.2019)

Из сортов селекции Уфимского ботанического сада наиболее ранее цветение отмечалось у сорта «Директор Шигапов» (рис. 9). К числу позднецветущих сортов относится сорт «Мишаль» (рис. 10).

Рисунок 9 – Сорт «Директор Шигапов» (25.09.2018)

Рисунок 10 – Сорт «Мишаль» (15.10.2019)

Происхождение корейских хризантем и их экологические требования к условиям освещенности позволили спрогнозировать их перспективность для условий континентального климата лесостепи Западной Сибири. Известно, что закладка соцветий сортов корейских хризантем происходит при долготе дня, варьирующей от 15 до 12 часов. В условиях Новосибирска ранние сорта зацветают в августе при долготе дня 14,5–15 ч. (табл. 2).

К среднецветущим нами отнесены сорта, зацветающие в сентябре при продолжительности дня 13–14 ч. Эта категория представляет наибольший интерес для продления эффекта цветения сибирских объектов озеленения. Поздние сорта, зацветающие при меньшей долготе дня, в случае резкого осеннего похолодания создают лишь непродолжительный декоративный эффект.

Таблица 2 – Характеристика метеоусловий вегетационных периодов в Новосибирске

Показатель	Месяц
Показатель	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X
Средний максимум, °C	7,8	18,4	22,9	25,0	22,4	15,6	7,2
Средняя температура, °C	2,3	11,7	16,8	19,2	16,5	10,1	2,9
Средний минимум, °C	−2,0	6,0	11,4	14,1	11,5	5,9	−0,3
Норма осадков, мм	28	34	50	72	49	42	46
Длина дня на 15-е число	14 ч. 04 мин.	16 ч. 41 мин.	17 ч. 18 мин.	16 ч. 50 мин.	15 ч. 06 мин.	12 ч. 48 мин.	10 ч. 36 мин.
Продолжительность часов солнечного сияния, час.	215	273	298	311	247	185	93

Заключение

Таким образом, комплекс знаний о древесных и травянистых декоративных растениях, включающий четыре составляющие (биология, экология, агротехника, перспективный для конкретных эколого-географических условий ассортимент) являются основополагающими для составления ландшафтных проектов и выноса проектов в натуру. Формироваться этот комплекс должен с учетом итогов интродукционных экспериментов, выполненных в суровых климатических условиях сибирского региона.

Центральный сибирский ботанический сад СО РАН (г. Новосибирск) проводит активную работу в данном направлении. Результаты исследований экологических характеристик и биологических особенностей декоративных растений различных биоморф, выполненных в ЦСБС, легли в основу научно-прикладной разработки «Экологически обоснованное использование природной и культурной флоры в урбанизированной среде» [19].

About the authors