Effect of drought on variability of cones and seeds of Pinus sylvestris L.

Zmiany klimatu są odpowiedzialne za występowanie ekstremalnych zjawisk pogodowych, takich jak susze, powodzie i fale upałów. Na podstawie modeli klimatycznych przewiduje się wzrost temperatury oraz sezonowe zmiany ilościowe opadów atmosferycznych. Zmniejszenie ilości opadów może poważnie wpłynąć na ilość i jakość nasion drzew. Brak opadów wpływa na urodzaj oraz cechy biometryczne nasion roślin uprawnych. Poznanie zmienności cech nasion jest bardzo istotne podczas wszystkich procesów związanych ze zbiorem szyszek, wyłuszczaniem, czyszczeniem i siewem nasion za pomocą maszyn.
W 2015 roku obserwowano występowanie jednej z najpoważniejszych susz w Europie Środkowej i Wschodniej. Lato 2015 roku było jednym z dwóch najbardziej suchych w ciągu ostatnich 50 lat. W Polsce suma opadów w okresie od 1 czerwca do 31 sierpnia 2015 roku wynosiła 55% w porównaniu ze średnią dla tego samego okresu w latach 1971−2000 (IMGW, 2015). W lipcu i zwłaszcza w sierpniu występowały trwające od kilku do kilkunastu dni okresy wysokiej temperatury powietrza, która lokalnie przekraczała 35°C w ciągu dnia (IMGW, 2015).
Celem pracy było określenie wpływu suszy w 2015 roku na cechy fenotypowe szyszek i nasion pochodzących z plantacji nasiennych. Badania przeprowadzono na szyszkach i nasionach zebranych na 5 plantacjach nasiennych zlokalizowanych w zachodniej części Polski (tab. 1). Szyszki zebrane w 2016 roku były narażone na suszę w 2015 roku. Ocenę warunków hydrotermicznych dla okresu wegetacyjnego (IV−IX) w latach 2013−2015 przeprowadzono na podstawie wskaźnika hydrotermicznego Sielianinowa (HTC) (równanie 1). Wartości wskaźnika HTC, będącego kompleksową oceną warunków opadowych i termicznych podczas wzrostu i rozwoju szyszek oraz nasion w całym doświadczeniu, przedstawiono na rycinie 1.
Po zbiorze szyszki z każdej plantacji wymieszano osobno. Następnie pobrano po 100 szyszek reprezentujących każdą plantację do pomiarów cech biometrycznych szyszek i nasion. Po wysuszeniu w temperaturze pokojowej i wyłuszczeniu szyszek losowo pobierano po 50 nasion do pomiaru długości, szerokości i powierzchni (oprogramowanie WinSEEDLE). Ponadto pobierano po 10 szyszek z każdej plantacji w celu określenia całkowitej liczby nasion, liczby pustych nasion w szyszce oraz suchej masy szyszki. W tym celu szyszki wysuszono w suszarce (105°C; 24 godziny). Puste nasiona oznaczano ręcznie, naciskając je.
Analizy statystyczne cech biometrycznych szyszek i nasion przeprowadzono na danych uśrednionych dla każdego poziomu dwóch czynników: roku (2014, 2015) i pochodzenia (Bolewice, Bory Dolnośląskie, Goleniów, Gubin, Rychtal), co dało łącznie 10 niezależnych obserwacji. Do testowania hipotez wykorzystano dwukierunkową analizę wariancji. Do analizy wskaźnika hydrotermicznego HTC przyjęto wartości obliczone za pomocą równania 1, uwzględniając efekt miesiąca oraz interakcję między rokiem a plantacją nasienną. Dla zmiennej HTC zastosowano model hierarchicznej analizy wariancji (tab. 2).
Podczas rozwoju szyszek i nasion warunki hydrotermiczne w ujęciu miesięcznym kształtowały się poniżej wartości optymalnych (ryc. 1). W latach 2013 i 2014 średnia wartość wskaźnika HTC była znacznie wyższa w porównaniu z 2015 rokiem, odpowiednio: 1,32 ±1,07, 1,23 ±0,67 i 0,80 ±0,49. Rok, w którym szyszki dojrzewały, oraz pochodzenie nie miały wyraźnego wpływu na średnią długość i szerokość szyszki, ale zaobserwowano niewielki wpływ tych zmiennych na masę szyszki (tab. 3). Susza występująca w 2015 roku miała wpływ na liczbę nasion występujących w szyszkach. W szyszkach dojrzewających w 2014 roku zaobserwowano o 45% więcej pełnych na−
sion niż w 2015 r. (tab. 4). Niezależnie od warunków hydrotermicznych, wyrażonych współczynnikiem HTC, udział pustych nasion we wszystkich analizowanych szyszkach był podobny (~18%). Charakterystykę biometryczną nasion przedstawiono na rycinie 2. Wykazano silny wpływ warunków dojrzewania nasion na ich szerokość i powierzchnię, a mniej wyraźny na długość (tab. 5).
Z literatury wiadomo, że wielkość szyszek i nasion sosny zwyczajnej jest kontrolowana genetycznie, ale wpływ mają także czynniki środowiskowe, takie jak susza, co potwierdziły prezentowane badania.