fenologia, fazy rozwojowe, rośliny ogrodowe Magdalena PIRCH * FENOLOGIA WYBRANYCH GATUNKÓW ROŚLIN OGRODOWYCH POJEZIERZA BYTOWSKIEGO W latach 2009 i 2010 w miejscowości Borzytuchom (Pojezierze Bytowskie, województwo pomorskie) prowadzono badania nad fazami rozwojowymi wybranych gatunków roślin ogrodowych (krzewów i drzew owocowych). Na podstawie prowadzonych co 7 dni obserwacji fenologicznych opisywano stadia rozwojowe 10 gatunków, wyznaczano długość trwania tych stadiów oraz tworzono obraz sekwencji fenologicznych wybranych gatunków. Różnice czasowe jakie zachodziły w momencie pojawu i długości trwania poszczególnych faz rozwojowych (listnienie, kwitnienie, owocowanie, przebarwianie liści i ich opadanie) były odzwierciedleniem panujących w tym miejscu i czasie warunków pogodowych. Potwierdzono, że największy wpływ na inicjację i przebieg faz fenologicznych (zwłaszcza faz wczesnowiosennych) ma temperatura powietrza i opad atmosferyczny w miesiącu poprzedzającym wystąpienie fenofazy lub w momencie wystąpienia zjawiska. Najbardziej jednorodną fazą było kwitnienie. Najdłuższą i najbardziej zmienną dojrzewanie owoców (owocowanie). Wegetacja badanych roślin ogrodowych w 2009 roku charakteryzowała się szybkim rozpoczęciem i harmonijnym przebiegiem. W 2010 zaobserwowano zachwianie wegetacji spowodowane niekorzystnymi warunkami pogodowymi (niska średnia roczna temperatura powietrza, bardzo wysoka średnia roczna suma opadów atmosferycznych). W 2009 roku wszystkie gatunki krzewów i drzew owocowych miały dłuższy sezon wegetacyjny. Fenologia roślin ogrodowych jest jeszcze niewystarczająco poznana, wymaga ona dalszych badań oraz wdrożenia jej w praktyczne działania gospodarcze. 1. WSTĘP Fenologia, nauka badająca okresowe zjawiska zachodzące w świecie roślin w zależności od zmieniających się warunków atmosferycznych [3, 4]. Początkowo krytykowany interdyscyplinarny charakter fenologii, współcześnie stał się jej wielkim atutem. Wkład do pokrewnych nauk przyrodniczych, a także zastosowanie praktyczne, również w gospodarce człowieka przyczyniły się do ugruntowania pozycji fenologii we współczesnym świecie [4]. Wpływ fenologii w rolnictwie uwidacznia się * Akademia Pomorska w Słupsku, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, Instytut Biologii i Ochrony Środowiska, Zakład Botaniki i Genetyki,, ul. Arciszewskiego 22B 76-200 Słupsk.
394 M. PIRCH w podziale kraju na naturalne okręgi rolnicze w rejonizacji rolnictwa, czy choćby w ustaleniu odpowiednich kultur dla danych terenów [16]. Niemniej ważny jest jej udział w warzywnictwie i sadownictwie. Badania nad fazami rozwojowym roślin sadowniczych pozwalają tak dobrać odmiany np. drzew owocowych aby fazy rozwojowe występowały u nich w tym samym czasie. Taka synchronizacja stadiów rozwojowych oddaje duże usługi praktycznemu ogrodnictwu, ułatwia np. stosowanie zabiegów agrotechnicznych, czy też zbiory owoców. Również w takich dziedzinach jak leśnictwo, pszczelarstwo, hydrologia, biometeorologia uwidacznia sie wpływ fenologii. Obecnie coraz częściej prowadzi się badania mające na celu wykorzystanie zjawisk fenologicznych w profilaktyce chorób alergicznych. Szczegółowe badania kwitnienia i pylenia wielu roślin powszechnie uznawanych za alergizujące, możliwość pasywnego transportu i wysycenia atmosfery pyłkiem kwiatowym, pozwalają określić narażenie na alergeny pyłku roślin w danym miejscu i sezonie [10]. W większości ośrodków badawczych obserwacje fenologiczne traktuje się jako sporadyczny element innych badań [8] co wynika z trudności ich przeprowadzenia (wieloletnie i systematyczne obserwacje). W piśmiennictwie naukowym natknąć się można najczęściej na fenologię roślin dziko rosnących lub chwastów [7, 12, 18] rzadziej pojawiają się opracowania dotyczące fenologii roślinności ogrodowej [8].Celem niniejszej pracy jest określenie terminu pojawu i nasilenia faz rozwojowych gatunków ogrodowych. Flora ogrodowa jest różnorodna, należą do niej zarówno jednoroczne terofity, byliny, wieloletnie krzewy i drzewa owocowe. Niniejsze opracowanie poświęcone będzie wyłącznie krzewom i drzewom owocowym. 2. MATERIAŁY I METODY W latach 2009 i 2010 w miejscowości Borzytuchom na Pojezierzu Bytowskim prowadzono badania nad fazami rozwojowymi wybranych gatunków roślin ogrodowych. Pojezierze Bytowskie, potocznie nazywane Kaszubami, usytuowane jest w zachodniej części województwa pomorskiego [6]. Gatunki poddane badaniom rozwijały się na glebach zmienionych w wyniku intensywnego użytkowania, cechujących się znaczną zawartością próchnicy, której poziom był sztucznie kształtowany przez odpowiednie zabiegi agrotechniczne [2].Teren badań odznaczał się klimatem przejściowym, spowodowany ścieraniem się oceanicznych i kontynentalnych mas powietrza, czego następstwem była duża zmienność warunków pogodowych [9]. Obiektami obserwacji była roślinność ogrodowa należąca do 3 rodzin botanicznych, z których do badań wybrano następujące gatunki: Różowate Rosaceae: jabłoń domowa Malus domestica Borkh, grusza domowa Pyrus communis L, wiśnia zwyczajna Prunus ceresus L, śliwa domowa Prunus domestica L, czereśnia, wiśnia ptasia Prunus avium L, pigwa pospolita Cydonia oblonga Miller; Agrestowate Grossulariaceae: agrest Ribes
Fenologia wybranych gatunków roślin ogrodowych Pojezierza Bytowskiego 395 uva-crispa L, porzeczka czarna Ribes nigrum L, porzeczka zwyczajna, czerwona Ribes rubrum L; Przewiertniowate Caprifoliaceae: dziki bez czarny Sambucus nigra L. Nazewnictwo gatunków podano za Rutkowskim [14]. Impulsem do rozpoczęcia obserwacji były pierwsze pojawiające się liście, a o zbliżającym się końcu badań świadczyło intensywne ich opadanie. Fazy rozwojowe obserwowano w określonej kolejności: listnienie, kwitnienie, owocowanie, przebarwianie liści, opadanie liści. Specyfikę tych fenofaz Harmata [4] i Tomanek [17] wyjaśniają następująco: 1. stadium listnienia rozpostarcie się połówek blaszki liściowej 2. stadium kwitnienia - otwarcie pąków kwiatowych, 3. stadium dojrzewania owoców - pojawienie się naturalnych barw na owocach, 4. stadium przebarwiania liści zmiana zielonej, naturalnej barwy liścia, 5. stadium opadania liści występuje gdy większość liści opadnie. Obserwacje były prowadzone na tych samych obiektach co 7 dni. Jako początek fenofazy przyjęto jej pojaw w 10%, a jako koniec jest wystąpienie w 80%. Zebrane dane posłużyły do wyliczenia długości trwania poszczególnych stadiów rozwojowych oraz długości trwania wegetacji roślin. 3. WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA Wystąpienie poszczególnych faz rozwojowych ściśle zależy od lokalnych czynników pogody [15]. Rok 2009 był ciepły z średnią roczną temperaturą powietrza 8 o C i średnią roczną sumą opadów 663mm. Średnia roczna temperatura powietrza 2010 roku wyniosła 6,8 o C, a średnia roczna suma opadów 940mm był to rok chłodny i bardzo mokry. Wcześniejszy pojaw listnienia w 2009 roku u Ribes rubrum, Ribes uva-crispa, Sambucus nigra, Cydonia oblonga, Malus domestica, Pyrus communis, Prunus cerasus, Prunus avium i Prunus domestica uwarunkowany był łagodnym przebiegiem zimy (styczeń -1,5 o C, luty -0,5 o C) i szybkim jej ustąpieniem (tab.2). Długo zalegająca pokrywa śnieżna w 2010 roku, zimny styczeń (-6,5 o C) i luty (-1,5 o C),oraz niewielka ilość opadów zahamowały listnienie roślin ogrodowych. Moment rozpoczęcia listnienia, pierwszej fazy wegetacji determinuje otwieranie się paków kwiatowych [8]. Szybsze rozpoczęcie wegetacji w 2009 roku implikowało przyspieszenie kwitnienia u roślin ogrodowych. Według wielu autorów [13, 17, 18] na wegetacje, w tym również kwitnienie roślin istotny wpływ ma temperatura powietrza i gleby oraz wilgotność powietrza i gleby w chwili wystąpienia pojawu. Jatczak [5] z kolei uważa, że temperatura miesiąca poprzedzającego wystąpienie fazy warunkuję datę jej pojawu. Oprócz czynników pogody na zakwitanie mogą oddziaływać warunki stresowe, rozumiane np. jako nadmierne zagęszczenie osobników [11]. W badaniach jednak nie zaobserwowano obecności warunków stresowych. Wcześniejszy pojaw kwiatów u Cydonia oblonga wyznaczyła wyższa temperatura powietrza miesiąca poprzedzającego w 2009 roku (kwiecień 10 o C), niż w roku 2010 (kwiecień 7 o C).
396 M. PIRCH Powstałe różnice w wystąpieniu kwitnienia u Ribes nigrum, Ribes rubrum, Ribes uvacrispa należy przypisać wyższej o 15mm sumie opadów miesiąca poprzedzającego (marzec). Średnie temperatury marca były zbyt zbliżone (2009 2,5 o C, 2010 3 o C) aby spowodować zaistniałe różnice w wystąpieniu kwitnienia. U tych gatunków temperatura powietrza i opad atmosferyczny miesiąca poprzedzającego wystąpienie zdeterminowały moment pojawu kwitnienia. Dla Sambucus nigra największy wpływ na wejście w fazę zakwitania miała temperatura powietrza w momencie pojawianie się pierwszych pękających paków kwiatowych. Początek fazy odnotowano 30.05.2009, ze średnią temperatura dla maja 11,5 o C (tab. 1). Jak podają Podbielkowski [13], Bac i inni [1] Malus domestica i Pyrus communis zakwitają przy średniej dziennej temperaturze 10 11 o C. W 2009 roku otwieranie się paków kwiatowych odnotowano u nich w kwietniu (10 o C), a w 2010 roku ze względu na niższa temperaturę kwietnia (7 o C) dopiero w miesiącu maju. Dla Prunus domestica, Prunus avium, Prunus cerasus przyjęto, że ich szybsze obsypywanie się kwiatami w 2009 roku uwarunkowane było wcześniejszym dla tego roku rozpoczęciem wegetacji. Na zawiązywanie i stopień wykształcenia owoców krzewów i drzew owocowych wpływa wilgotność gleby (częstości i obfitości opadów atmosferycznych). Wcześniejsze wystąpienie owocowania w 2009 roku u Ribes nigrum, Ribes uva-crispa, Cydonia oblonga, Malus domestica, Pyrus communis, Prunus cerasus, Prunus avium, Prunus domestica związane było z większa miesięczna sumom opadów (tab.1) w momencie zawiązywania owoców. U Ribes rubrum i Sambucus nigra na szybsze owocowanie w 2009, mimo wyższych miesięcznych sum opadów w 2010 roku znaczenie miały inne nieznane czynniki. Należy pamiętać, że oprócz warunków pogodowych na wegetację, w tym dojrzewanie owoców u roślin ogrodowych wpływ mają ich indywidualne cechy gatunkowe, czynniki biotyczne, edaficzne oraz stopień tolerancji na nie [17]. Badanie wpływu temperatury powietrza i opadu atmosferycznego na jesienne fazy fenologiczne roślin ogrodowych nie przyniosły jednoznacznych wyników. Jatczak [5] również nie potwierdza zależności przebarwiania liści i ich opadania od temperatury powietrza. W 2010 roku większość gatunków szybciej się przebarwiła i zrzuciła liście (tab.2). Długość trwania poszczególnych faz rozwojowych liczona w dniach od momentu wystąpienia (początek) do pełni pojawu, w latach była zróżnicowania. Najbardziej jednorodną fazą było kwitnienie. Największe odchylenie w długości trwania kwitnienia w latach odnotowano u Malus domestica. Na jej przykładzie wykazano zależność długości trwania kwitnienia od temperatury powietrza. Jak podaje Licznar Małańczuk [8],na wydłużenie okresu kwitnienia wpływa większa liczba ciepłych dni w momencie pojawiania się pękających paków kwiatowych. Wyższa temperatura w momencie rozpoczęcia kwitnienia w 2009 roku przełożyła się na wydłużenie kwitnienia. Najdłuższą i najbardziej zróżnicowana fazą było owocowanie. U Cydonia oblonga i Malus domestica, cechującymi się dużą odpornością na niskie temperatury dojrzewanie owoców (owocowanie) trwało ponad 100 dni w obu latach. Wszystkie gatunki drzew i krzewów miały dłuższą fazę wegetacji w 2009 roku.
Fenologia wybranych gatunków roślin ogrodowych Pojezierza Bytowskiego 397 Lata Dane Tabela 1. Zestawienie sum opadów i średnich temperatur powietrza w latach 2009 i 2010 (dane IMGW) Miesiące I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII I-XII 2009 Temperatura -6,5-1,5 3 7 9 16 20,5 18 13 6 3,5-6 6,8-1,5-0,5 2,5 10 11,5 14,5 18 18 14 6,5 5,5-1,5 8,0 2010 (C o ) 2009 Opady 20 30 50 5 70 88 125 50 50 80 50 45 663 2010 (mm) 25 20 35 15 120 30 140 150 130 45 125 105 940 Tabela 2. Terminy początku i pełni pojawów faz rozwojowych w latach 2009 i 2010 Fazy rozwojowe Gatunek Rok 1 2. 3. 4. 5. I II I II I II I II I II Ribes 2009 11.04 23.05 18.04 09.05 16.05 20.06 08.08 29.08 19.09 24.10 nigrum 2010 10.04 29.05 24.04 15.05 05.06 03.07 14.08 11.09 18.09 09.10 Ribes 2009 11.04 16.05 18.04 25.04 09.05 20.06 12.09 09.10 24.10 07.11 rubrum 2010 24.04 29.05 24.04 08.05 22.05 03.07 04.09 09.10 16.10 30.10 Ribes 2009 28.03 16.05 18.04 25.04 16.05 27.06 12.09 26.09 03.10 24.10 uvacrispa 2010 03.04 22.05 24.04 01.05 06.06 11.07 04.09 09.10 16.10 23.10 Sambucus 2009 11.04 16.05 30.05 13.06 27.06 29.08 19.09 03.10 10.10 31.10 nigra 2010 24.04 29.05 12.06 26.06 10.07 04.09 04.09 18.09 02.10 16.10 Cydonia 2009 04.04 16.05 02.05 16.05 13.06 10.10 31.10 14.11 14.11 21.11 oblonga 2010 01.05 29.05 15.05 29.05 12.06 23.10 30.10 06.11 06.11 20.11 Malus 2009 25.04 06.06 18.04 16.05 30.05 03.10 17.10 31.10 24.10 14.11 domestica 2010 15.05 10.07 22.05 29.05 19.06 16.10 23.10 30.10 30.10 06.11 Pyrus 2009 18.04 27.06 18.04 02.05 23.05 29.08 17.10 24.10 24.10 07.11 communis 2010 15.05 10.07 15.05 22.05 12.06 11.09 16.10 23.10 16.10 30.10 Prunus 2009 25.04 23.05 25.04 02.05 16.05 04.07 17.10 24.10 24.10 31.10 cerasus 2010 08.05 19.06 01.05 08.05 12.06 24.07 25.09 02.10 25.09 16.10 Prunus 2009 18.04 30.05 25.04 02.05 23.05 27.06 12.09 03.10 17.10 07.11 avium 2010 08.05 12.06 01.05 08.05 05.06 17.07 04.09 25.09 02.10 16.10 Prunus 2009 18.04 23.05 25.04 09.05 30.05 08.08 19.09 26.09 03.10 10.10 domestica 2010 01.05 29.05 15.05 22.05 12.06 21.08 18.09 02.10 25.09 09.10 Objaśnienia: 1-faza listnienia, 2-faza kwitnienia, 3-faza dojrzewania owoców (owocowanie), 4-faza przebarwiania liści, 5-faza opadania liści, I- początek pojawu fenofazy, II- pełnia pojawu fenofazy
398 M. PIRCH 4. PODSUMOWANIE I WNIOSKI 1. Na moment wystąpienia i długość trwania poszczególnych stadiów rozwojowych wpływają warunki pogodowe. 2. Ze względu na łagodny przebieg zimy i szybkie jej ustąpienie gatunki wcześniej rozpoczęły wegetacje w 2009 roku. 3. Na zakwitania roślin ogrodowych, największy wpływ miała temperatura powietrza i opad atmosferyczny miesiąca poprzedzającego wystąpienie lub temperatura powietrza i opad atmosferyczny w momencie pękania paków kwiatowych. 4. Moment wystąpienia kwitnienia ściśle zależy od inicjacji wegetacji. 5. U Malus domestica na wydłużenie okresu kwitnienia w 2009 roku wpływ miała wyższa średnia temperatura powietrza w momencie pojawiania się pękających paków kwiatowych. LITERATURA [1] BAC S., KOŹMIŃSKI C., ROJEK M., Agrometeorologia, PWN Warszawa 1993, 141-143. [2] DOBRZAŃSKI B., ZAWADZKI S., Gleboznawstwo, PWRiL Warszawa 1995, 478-479. [3] FALIŃSKA K., Ekologia roślin, PWN Warszawa 1997, 328-333. [4] HARMATA W., Fenologia ogólna, UJ, Kraków 1995, Vol. 29, No. 30, 7-8. [5] JATCZAK K., BIJAK Sz., Reakcja świata przyrodniczego na zmiany warunków termicznych na przykładzie brzozy brodawkowatej (Betula pendula Roth), Środowisko w obliczu spodziewanych zmian klimatu, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski Olsztyn, 2008, Vol. 27. [6] KONDRACKI J., Geografia regionalna Polski, Wyd. 3 uzupełnione, PWN Warszawa 2002, 70-73. [7] KOSTUCH R., MISZTAL A., Fenologia wybranych gatunków roślin kserotermicznych ze szczególnym uwzględnieniem fazy kwitnienia, Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 2008, Vol. 8, 105-114. [8] LICZNAR-MAŁAŃCZUK M., Związek pomiędzy temperatura powietrza a fazami fenologicznymi początku wegetacji i kwitnienia dwóch odmian jabłoni domowej w okolicach Wrocławia, Wyd. Acta Sci Pol. Hortorum Cultus, 2004, Vol. 3, No. 1, 25-36. [9] LIPCZYŃSKI W., Zasoby przyrodnicze dorzecza Słupi i Łupawy, Zakład Poligraficzny GRAWIPOL Słupsk 2005, 10. [10] MAJKOWSKA-WOJCIECHOWSKA B., WOJCIECHOWSKA A., Aerobiologia-kierunki badań i wyzwania XIXwieku, Artykuły poglądowe 2008, 143. [11] NOCNY M., TREJGELL A., TRETYN A., Wpływ światła oraz miejsca jego percepcji na kwitnienie Pharbitis nil, Wyd. Acta Agrobotanica, 2005, Vol. 59, 224. [12] PISKORZ R., KLIMKO M., Fenologia Impatiens parviflora DC. w silnie prześwietlonym grądzie środkowoeuropejskim na lokalnym stanowisku w Wielkopolskim Parku Narodowym, Wyd. Akademii Rolniczej im. Augustyna Cieszkowskiego, Poznań 2002, Vol. 47, No. 5, 135-144. [13] PODBIELKOWSKI Z., Geografia roślin, WSiP Warszawa 1991, 44-46. [14] RUTKOWSKI L., Klucz do oznaczania roślin naczyniowych Polski niżowej, PWN, Warszawa 1998.
Fenologia wybranych gatunków roślin ogrodowych Pojezierza Bytowskiego 399 [15] SAWICKA B., KROCHMAL-MARCZAK B., Wpływ czynników agrometeorologicznych na długość faz rozwojowych bardzo wczesnych i wczesnych odmian ziemniaka, Wyd. Acta Agrophysica, 2005, Vol. 6, No. 1, 225-236. [16] STRZELCZAK A., Historia fenologii, Gazeta Obserwator, IMGW, 2002, No. 3, 14-15. [17] TOMANEK J., Meteorologia i klimatologia dla rolników, SGGW, Warszawa, 1956, 222-227. [18] TRETYN A., KOPCEWICZ A., Genetyczna kontrola kwitnienia roślin okrytonasiennych, Kosmos Problemy Nauk Biologicznych, 2003, No. 4, 379-398. [19] WESOŁOWSKI M., KOKOSZKA M., Elementy fenologii chwastnicy jednostronnej w zasiewach niektórych roślin uprawnych, Wyd. Akademii Rolniczej w Lublinie, Lublin 2007, Vol. 57, No. 2, 266-272. PHENOLOGY OF SELECTED SPECIES OF GARDEN PLANTS GROWING IN BYTOVIAN LAKELAND In 2009 and 2010, in a village of Borzytuchom in Bytovian Lakeland in Pomeranian Province, certain scientific researches were hold on phenophases of selected species of garden plants such as fruit bushes and trees. According to every seven days phenological observations, ten selected species were examined for their phenophases, lasting of the phases were determined and cycle events of the selected plants were created. There were some differences in the dates of the phenophases and their length of lasting (emergence of leaves and flowers, giving fruit, leaf colouring and fall). The differences were caused by the weather conditions that occured at that time in the area of the researches. It was confirmed that the most important factors which influence on initiation and the process of phenophases, especially the earliest phenophases are an air temperature and amount of rainfall in a month prior to the month when the phenophase occurs. The most homogeneous phase was the date of emergence of flowers. The longest and the most unstable phase was fruit growing and ripening. Vegetation of the examined plants in 2009 was characterized by early dates in spring and harmonious process of growing. In 2010, a kind of vegetation destability was observed. It was caused by some harmful weather conditions such as low average annual air temperature and very high average annual rainfall. In 2009, all species of fruit bushes and trees had longer vegetation season. Phenology of garden plants is still insufficiently known and requires further scientific research as well as introducing their results into functional economic actions.