Содержание к диссертации
Введение
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРЕХОПЛОДНЫХ В БИОПРОДУКТИВНЫХ МЕЛИОРАЦИЯХ АГРОЛАНДШАФТОВ 12
1.1 Биопродуктивные мелиорации 12
1.2 Ареалы распространения орехоплодных и области их интродукции 14
1.3 Морфология и экология орехоплодных 19
1.4 Загрязнение компонентов ландшафтов тяжелыми металлами и мелиоративная роль растений 39
1.5 Орехоплодные в биопродуктивных мелиорациях агроландшафтов 53
2 ХАРАКТЕРИСТИКА АГРОЛАНДШАФТОВ СТЕПНОЙ ЗОНЫ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА 63
2.1 Общая характеристика субрегиона исследований 63
2.2 Геоморфология и геология 64
2.3 Гидрография 68
2.4 Климат и почвы 70
2.5 Растительность и животный мир 73
2.6 Характеристика территорий, выбранных для исследований 81
2.7 Методика исследований 86
3 НАСАЖДЕНИЯ ОРЕХОПЛОДНЫХ, КАК СРЕДСТВО БИОПРОДУКТИВНЫХ МЕЛИОРАЦИИ АГРОЛАНДШАФТОВ 101
3.1 Современное состояние насаждений орехоплодных 101
3.2 Продуктивность и мелиоративный потенциал орехоплодных... 128
3.3 Рекреационная оценка насаждений 136
Выводы 139
4 СПОСОБНОСТЬ ФРАКЦИЙ НАДЗЕМНОЙ ФИТОМАССЫ ОРЕХОПЛОДНЫХ К МЕТАЛЛОАККУМУЛЯЦИИ 140
4.1 Содержание тяжелых металлов в почвах под пологом насаждений 140
4.2 Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов 151
4.3 Накопление тяжелых металлов в листьях 153
4.4 Накопление тяжелых металлов в побегах 159
4.5 Накопление тяжелых металлов в околоплодниках 166
4.6 Аккумуляция тяжелых металлов в ядрах орехов 172
Выводы 181
5 БИОЛОГИЧЕСКОЕ НАКОПЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ СУБРЕГИОНА 183
5.1 Связи содержания тяжелых металлов в почвах и фракциях надземной фитомассы орехоплодных 183
5.2 Биологическое накопление тяжелых металлов 195
5.3 Районирование территории субрегиона 212
Выводы 216
6 ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ЭНДОКАРПА, СПОСОБЫ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН И ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ НАСАЖДЕНИЙ ОРЕХОВ ГРЕЦКОГО И ЧЕРНОГО 217
6.1 Теоретические предпосылки подготовки семян к посеву 217
6.2 Формирование плодов 222
6.3 Способы предпосевной подготовки семян 232
6.4 Рост и развитие сеянцев в зависимости от вида предпосевной подготовки семян 239
6.5 Технологии создания насаждений для биопродуктивных
мелиорации агроландшафтов 254
Выводы 260
7 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВЫРАЩИВАНИЯ
ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ БИОПРОДУКТИВНЫХ МЕЛИОРАЦИИ 261
Выводы 273
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 274
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ 278
ЛИТЕРАТУРА 279
ПРИЛОЖЕНИЯ 321
- Ареалы распространения орехоплодных и области их интродукции
- Климат и почвы
- Современное состояние насаждений орехоплодных
Введение к работе
Актуальность темы определяется целесообразностью развития культуры орехоплодных в сельском и лесном хозяйстве Северного Кавказа для получения пищевой продукции и реализации мелиорирующего окружающую природную среду потенциала этих насаждений.
Защитно-экологическая роль различных видов насаждений освещена в работах: В.В. Докучаева, 1892; Ф.К. Арнольда, 1893; Г.Н. Высоцкого, 1950; А.С. Козменко, 1954; Д.Л. Арманда, 1961; Г.П. Сурмача, 1976; А.Я. Берзиня, 1980; М.И. Долгилевича, 1981; Н.П. Калиниченко, И.Г. Зыкова, 1986; Е.С. Павловского, 1988; К.Н. Кулика, В.И. Петрова и др., 1991; В.М. Ивонина, 2005 и других специалистов. Вместе с тем, мелиоративная функция орехоплодных насаждений рассматривалась преимущественно только с позиций защиты почв от водной и ветровой эрозий, предупреждения засух и суховеев, накопления снега на полях и т.п. (С.Ф. Бессарабов,1958; И.А.Тхагушев,1975; И.Т. Команич,1980; А.С. Жерновой, 1988; П.Н. Алентьев, 1988; А.С. Булычев, 1989; И.П. Коваль, Н.А. Битюков, 2000 и другие).
В современных условиях, когда агрофитоценозы вблизи источников эмиссий загрязняются антропогенными поллютантами, одним из основных предназначений защитных насаждений становится предупреждение загрязнения компонентов агроландшафтов тяжелыми металлами. Такое предназначение насаждений орехоплодных до настоящего времени не исследовалось.
В условиях антропогенных загрязнений пищевая и лечебная ценность продукции орехоплодных снижается. Отметим, что лечебно-пищевая ценность продукции орехоплодных достаточно исследована и широко освещена (А.А. Лыпа, 1952; В.И. Добровольский, 1957; А.А. Дмитриева, 1968; СИ. Машкин, 1971; Б.К. Гришко-Богменко, 1974; А.И. Колпакова, 2004; В.Г. Картелев, 2004; СМ. Нестерова, 2005 и другие). Концентрации микроэлементов в фитомассе агроценозов исследовали Н.В. Прохорова, Н.М. Матвеев и др., (1992); Е.В. Агафонов (1995); КС Скуратов (2003) и другие. Но кон-
5 центрации валовых форм тяжелых металлов в продукции орехоплодных и их
листовой массе изучены недостаточно.
С этих позиций представляется необходимым экологически обосновать возможность комплексного (эколого -мелиорирующего и продуктивного) использования орехоплодных в биопродуктивных мелиорациях (под которыми понимается выполнение мелиоративной функции культивируемыми фитоце-нозами с одновременным получением от них биологической продукции).
Это определило актуальность, цель и задачи исследований, которые проводились в период с 1986 по 2006 г., а в последние годы (1999 - 2006 гг) выполнялись в рамках задания 08.02.04 координационного плана НИР РАСХН на кафедре экологии и лесных мелиорации ФГОУ ВПО "НГМА".
Исследования проводились в четырнадцати лесхозах Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краев, а также в Ростовском ботаническом саду Ростовского государственного университета.
Цель и задачи исследований. Целью исследований, с учетом обозначенной проблемы явилось экологическое обоснование использования орехоплодных в биопродуктивных мелиорациях аграрных ландшафтов степной зоны Северного Кавказа и уточнение технологий выращивания насаждений орехов грецкого и черного.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- установление в субрегионе особенностей роста и состояния насаждений
орехов грецкого, черного, сердцевидного, маньчжурского, серого и
скального;
выделение наиболее перспективных для биопродуктивных мелиорации видов орехоплодных и оценка их мелиорирующего и продуктивного потенциалов;
оценка степени загрязнения почв валовыми формами тяжелых металлов под пологом насаждений орехов грецкого и черного;
- определение способности к металлоаккумуляции фракций надземной
фитомассы орехов грецкого и черного, участвующих в опаде;
- оценка биологического накопления валовых форм тяжелых металлов
фракциями, участвующими в опаде;
определение путей миграции валовых форм тяжелых металлов из околоплодников в ядра;
районирование степного субрегиона (Ростовская область, Краснодарский и Ставропольский края) по приоритету мелиоративной и продуктивной функций насаждений орехов грецкого и черного; подразделение породного состава и видов насаждений в соответствии с предложенным районированием территории субрегиона; разработка новых технологических операций предпосевной подготовки семян орехов грецкого и черного и выращивание биопродуктивных насаждений. Объектами исследований явились насаждения орехоплодных в лесхозах: Усть-Донецкий, Шахтинский, Ростовский, Мартыновский, Армавирский, Кропоткинский, Краснодарский, Крымский, Ставропольский, Калаусский, Петровский, Невинномысский, Бештаугорский, Кировский, а также ботанический сад (г. Ростов-на-Дону).
Научная новизна исследований заключается в том, что впервые экологический обосновано использование орехоплодных в биопродуктивных мелиорациях агроландшафтов степной зоны Северного Кавказа в результате: разработки теоретической концепции использования орехоплодных в биопродуктивных мелиорациях;
- подтверждения положений теоретической концепции данными исследо
ваний особенностей роста и состояния насаждений орехов грецкого,
черного, сердцевидного, маньчжурского, серого и скального с определе
нием наиболее перспективных видов для биопродуктивных мелиорации
агроландшафтов субрегиона;
оценки мелиорирующего и продуктивного потенциалов насаждений; оценки степени загрязнения почв валовыми формами тяжелых металлов под пологом насаждений орехов грецкого и черного;
определения степени металлоаккумуляции фракциями надземной фито-массы орехов грецкого и черного, участвующими в опаде;
получения показателей биологического накопления валовых форм тяжелых металлов фракциями фитомассы;
определения путей миграции валовых форм тяжелых металлов из околоплодников в ядра;
районирования субрегиона по приоритету мелиоративной и продуктивной функций насаждений орехов грецкого и черного. На защиту выносятся:
теоретическая концепция использования орехоплодных для биопродуктивных мелиорации агроландшафтов;
- графики хода роста по высоте и диаметру орехов грецкого и черного в
различных условиях местопроизрастания;
эмпирические зависимости продуктивности насаждений орехов грецкого и черного от их густоты;
показатели оценки степени загрязнения почв тяжелыми металлами под пологом ореховых насаждений;
эмпирические зависимости содержания валовых форм тяжелых металлов в почве и фракциях фитомассы, участвующих в опаде; коэффициенты биологического накопления металлов в фитомассе орехов грецкого и черного;
районирование территории субрегиона по приоритету продуктивных и мелиоративных функций насаждений орехов грецкого и черного; характеристики эндокарпа, препятствующего проникновению тяжелых металлов в ядра орехов;
способы предпосевной подготовки семян орехов; количественные показатели выхода однолетних сеянцев орехов в зависимости от способов предпосевной подготовки семян;
- технико-экономические показатели выращивания посадочного материала.
8 Методология исследований основана на системном подходе, позволяющим определить связи между содержанием тяжелых металлов во фракциях надземной фитомассы, участвующих в опаде и в почве под пологом насаждений орехоплодных.
При этом, отбирались образцы фракций надземной фитомассы модельных деревьев, а под их пологом - образцы почв с дальнейшим определением валовых форм тяжелых металлов на спектрофотометре. Кроме этого, применялись методы полевых и лабораторных опытов.
Личный вклад автора заключается в постановке проблемы, определении цели и задач исследований, разработке теоретической концепции и методик, подборе мест проведения исследований и отбора образцов для лабораторных анализов, осуществлении лабораторных и производственных экспериментов, анализе полученных данных, подготовке промежуточных и заключительных отчетов о научно-исследовательской работе, опубликовании научной монографии.
По результатам исследований производству предложены нормативные документы (участие автора - 70 %).
Практическая значимость работы определяется: наиболее перспективными видами орехоплодных для биопродуктивных мелиорации агроландшафтов степной зоны Северного Кавказа; оптимальной густотой защитных насаждений орехов грецкого и черного; подразделением породного состава и видов насаждений в соответствии с предложенным районированием территории субрегиона;
новыми технологическими операциями предпосевной подготовки семян орехов грецкого и черного для выращивания биопродуктивных насаждений;
технико-экономическими показателями выращивания посадочного материала орехоплодных;
научно обоснованными рекомендациями по созданию насаждений орехоплодных в степной зоне Северного Кавказа.
9 Апробация работы. Результаты теоретических исследований и технологических разработок доложены: на республиканской научно-практической конференции "Проблемы развития аграрного сектора экономики и пути их решения" (пос. Персиановский, 2003); 6-й международной научной конференции "Плодоводство, семеноводство, интродукция древесных растений" (Красноярск, 2003); научно-практических конференциях (Новочеркасск, 1989, 1990, 1994, 1996-1998, 2001, 2002; Майкоп, 2000); региональной научно-практической конференции "Комплексное использование и охрана водных ресурсов" (Новочеркасск, 1995), а так же конференции, посвященной 95-летию мелиоративного образования на юге России (Новочеркасск, 2003); 7-й международной научно-практической конференции "Лесное образование и лесная наука в XXI веке" (Воронеж, 2004); международных научно-практических конференциях "Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России" (Москва-Волгоград, 1999); "Экологические проблемы сельскохозяйственного производства" (Воронеж, 2004); 4-й всесоюзной научной конференции "Закономерности проявления эрозионных и русловых процессов в различных природных условиях" (Москва, 1987); всероссийской научно-практической конференции "Интеграция науки, образования и производства для развития лесного хозяйства и лесопромышленного комплекса" (Воронеж, 2004); международной научно-производственной конференции "Брянщина - родина отечественного и мирового высшего лесного образования" (Брянск, 2005); всероссийской научно-практической конференции "Оптимизация ландшафтов и рекреационных зон на зональных и нарушенных землях" (Воронеж, 2005); VI-м международном симпозиуме "Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования" (Пущино, 2005); международной научно-практической конференции "Агролесомелиорация" (Волгоград-Саратов, 2005); международной конференции "Мелиорация и водное хозяйство" (Новочеркасск, 2005); научно-производственной конференции "Проблемы повышения качества и стабилизации продуктивности растений в естественных и антропогенных системах"
10 (Нальчик, 2006); ІІ-й научно-практической конференции "Музей-заповедник
М.А. Шолохова: экология и культура" (ст. Вешенская, 2006); международной
научно-практической конференции «Проблемы ускоренного воспроизводства
и комплексного использования лесных ресурсов» (Воронеж, 2006).
Кроме этого, результаты исследований доложены на заседании Ученого совета НГМА (2004); расширенном заседании кафедр мелиорации земель и экологии и лесных мелиорации (НГМА, 2006); выездных заседаниях бюро отделения мелиорации, водного и лесного хозяйства Россельхозакадемии (Мытищи, 2006; Волгоград, 2006).
Публикации. Основное содержание и результаты работы изложены в монографии «Насаждения орехоплодных в степной зоне Северного Кавказа» и 34 печатных работах. Научные разработки нашли свое отражение в нормативных документах: Рекомендации по выращиванию ореха черного в Ростовской области (Ростов-на-Дону, 1992); Научно обоснованные рекомендации по созданию насаждений орехов грецкого и черного в степной зоне Северного Кавказа (Новочеркасск, 2006).
Результаты исследований реализованы в подразделениях Агентств лесного хозяйства по Ростовской области, Краснодарскому и Ставропольскому краям на площади более 80 га с общим экономическим эффектом 25,35 млн. руб. в год.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 350 страницах машинописного текста и состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству. В нее включены 102 таблицы, 58 рисунков и 33 таблицы двух приложений (А, Б). Список использованной литературы насчитывает 426 работ, в т. ч. 53 - на иностранных языках.
При написании диссертации использованы данные по лесоустройству Воронежлеспроекта в Шахтинском, Ростовском, Мартыновском, Усть-Донецком лесхозах Ростовской области; Кропоткинском, Армавирском, Краснодарском, Крымском лесхозах Краснодарского края; Кировском, Кала-усском, Петровском, Ставропольском и Бештаугорском лесхозах Ставро-
польского края, а также материалы "Субрегиональной национальной программы действий по борьбе с опустыниванием" (Волгоград, 2000).
Анализы образцов почв и фракций надземной фитомассы на содержание валовых форм тяжелых металлов проводили в комплексной лаборатории мониторинга природной среды муниципального унитарного предприятия "Прогресс" г. Новочеркасск.
Автор выражает свою признательность своему научному консультанту -доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.М. Ивонину.
Ареалы распространения орехоплодных и области их интродукции
Биопродуктивные мелиорации это комплекс мероприятий, направленных на улучшение состояния мелиорируемых объектов и повышение их биологической продуктивности, реализуемые биологическими средствами (Михеев, Трифонова, 2006).
По нашему мнению, под биопродуктивными мелиорациями следует понимать выполнение мелиоративной функции культивируемыми фитоце-нозами с получением от них биологической продукции.
В этом отличие биопродуктивных мелиорации от агролесомелиорации, призванной с помощью лесонасаждений повышать продуктивность сельскохозяйственных угодий с одновременным стабилизирующим воздействием на агроландшафт и разносторонние влияния на социальную среду жизни (Энциклопедия агролесомелиорация, 2004).
В биопродуктивных мелиорациях агроландшафтов наиболее целесообразны древесные насаждения (и их системы) из видов, способных наиболее эффективно мелиорировать компоненты ландшафтов (приземный слой воздуха, почвы и др.) при одновременном производстве сельскохозяйственной продукции (разнообразные виды плодов).
В степных условиях Северного Кавказа агроландшафты часто загрязняются антропогенными поллютантами (тяжелыми металлами), что приводит к ухудшению качества продукции насаждений-мелиорантов.
Поэтому, в качестве средства биопродуктивных мелиорации необходимо выбирать насаждения таких видов, продукция которых защищена (околоплодниками, скорлупой и др.).
Для этих целей наиболее пригодны орехоплодные, обладающие мощными кронами и защищенными плодами.
Теоретическая (эколого-мелиоративная) концепция использования орехоплодных в биопродуктивных мелиорациях агроландшафтов приведена на рисунке 1.1.
Анализируя рисунок 1.1, заключаем, что возможным негативным последствием биопродуктивных мелиорации может явиться поступление валовых форм тяжелых металлов из перикарпа (околоплодник) в ядра, минуя эндокарп. Поэтому, в районах сильного атмосферного загрязнения ландшафтов техногенными поллютантами для создания мелиоративных насаждений следует использовать орехоплодные с эндокарпом, обладающим высокими защитными свойствами (толщина, прочность и др.).
Такова общая теоретическая концепция нашей работы. Семейство ореховые (Yuglandaceae Lindl) включает 8 родов и около 60-и видов листопадных однодомных деревьев, реже кустарников, распространенных в широколиственных лесах умеренной и субтропической зонах северного полушария, а так же в горных районах тропиков.
Наиболее многочисленным родом в семействе ореховых является Yuglans (орех), в него входят до 40 видов.
В России род Yuglans насчитывает около 20-и видов, 9 из которых являются образователями ореховых формаций в лесах Дальнего Востока, на Кавказе, остальные виды культивируются как интродуценты.
Интродукции уделяется большое внимание, о чем свидетельствуют работы А.С. Яблокова (1949), A.M. Озола (1958), А.И. Кенига (1966), Ф.С. Барышмана (1968), А.И. Кулиева (1970), П.П. Бадалова (1971), А.В. Гурско-го (1972), Ф.Л. Щепотьева (1985), В.А. Горейко (1991) и других.
Зимостойкость является основным критерием для интродукции и селекции рода Yuglans в более северные области.
На основании изучения ареалов распространения орехоплодных деревьев, их отношения к почвенным и климатическим факторам выделяются две линии: американская и японская (Плотникова, 1978).
В американскую линию входят виды орехов, распространенные в областях с достаточно суровым климатом. К ним относятся орехи: серый, черный, большой, Гиндса, скальный, пекан.
В японскую линию входят орехи: маньчжурский, Зибольда, сердцевидный.
В эти линии орех грецкий не входит. По данным Н.И. Вавилова (1935) на Земле существуют 3 очага естественного произрастания ореха грецкого -китайский, среднеазиатский и малоазиатский. Обычно родиной ореха грецкого считают Иран. На основании морфологического и кариологического анализа наиболее правильной считают классификацию рода Yuglans (Команич, 1989), согласно которой этот род разделяется на секции: Dioscaryon; Yuglans reqla L.; Cardiocaryon: Yuglans manschurica Max., Yuglans cordiformis Max., Yuglans cinerea L.; Rhysocaryon: Yuglans niqra L., Yuglans major (Torr) Heller, Yuglans rupestris Enqelm., Yuglans hindsii Yeps.
Наибольшее значение и распространение в России получили следующие виды орехов:
Орех сердцевидный (Yuglans cordiformis Max.) - естественно произрастает с орехом Зибольда в лесах Японии на острове Хондо и др.
В нашей стране распространен на Курильских островах (о.Кунашир), на юге острова Сахалин и в горных лесах Японии (острова Хондо, Хоккайдо, Хонсю, Кюсю), где растет в смешанных хвойных и лиственных насаждениях с участием ясеня маньчжурского, багряника, криптомерии, туевика, дуба монгольского, клена пальмовидного, магнолии и др (Виноградов-Никитин, 1929).
Орех маньчжурский (Yuglans manschurica Max.) - широко естественно распространен в Северном Китае, Маньчжурии, Корее и в России - на Дальнем Востоке в южной части Хабаровского края, в Приморском крае, на юге острова Сахалин и на Курильских островах. Растет преимущественно по берегам рек, в понижениях, поднимаясь в горы до 400 м, встречается обычно на лучших по плодородию почвах, является спутником хвойных насаждений из кедра корейского, ели саянской и широколиственных лесов с участием дуба монгольского, дальневосточных видов клена и других пород. Чистые насаждения образует очень редко (Ивашкевич, 1916).
Орех серый (Yuglans cinerea L.) - естественно распространен в восточных штатах США и заходит на территорию Канады. Ареал его в большей части совпадает с ареалом ореха черного. Орех серый отсутствует во многих южных и западных штатах с засушливым и жарким климатом. Впервые начал выращиваться в 1816 году в Кременце (Украина). В настоящее время широко распространен в европейской части бывшего СССР в дендрариях, парках, садах, лесных культурах (Красник,1960). В.И.Добровольский в 1957 году сделал вывод, что северная граница лесоразведения ореха серого должна проходить через Санкт-Петербург - Владимир - Пензу - Саратов, а южная - через Луцк - Киев - Сумы - Воронеж -Саратов.
Климат и почвы
Субрегион располагается в зоне недостаточного увлажнения. Основные параметры влагообеспеченности изменяются в нем в направлении восток-запад. С движением на запад засушливость смягчается. Сухая степь сменяется умеренно-засушливой. Крайние юго-западные части региона представляют относительно увлажненную степь. Такая зональность обусловлена спецификой циркуляции атмосферы: открытостью территории сухой холодной зимой и жарким летом суховейными ветрами из Центральной Азии, а также влажным циклическим вихрям из Средиземноморья, которые нередки в теплое время года. Характерны и холодные вторжения антициклонов с севера зимой, а иногда поздней осенью или ранней весной. Субширотная ориентировка движения воздушных масс усиливается Главным Кавказским хребтом.
Климат характеризуется в среднем сравнительно несуровой зимой (декабрь, январь, февраль), короткой (март, апрель) сухой, ветреной весной, продолжительным (май - сентябрь) жарким, засушливым летом, короткой (октябрь, ноябрь) осенью. Самый холодный месяц январь, нередко - февраль. В отдельные годы наиболее низкие температуры холодного периода приходятся на декабрь и даже на конец ноября или на март. Самые жаркие месяцы - июль, август.
Среднемесячные температуры января изменяются от 8+9 С на севере до - 3,7 С на юге. Среднегодовые температуры воздуха находятся в пределах от 5,5 до 10,6 С. Продолжительность безморозного периода колеблется от 150 до 280 дней. Сумма активных температур (более 10 С) достигает 3000 - 3600 С. Экстремальные температуры достигают - 35 С и + 43 С. В экстремально холодные годы на севере субрегиона возможно вымерзание насаждений и плантаций орехов грецкого и черного.
Продолжительность безморозного периода от 150 до 190 дней, теплого (со среднесуточной температурой выше 0 ) - от 230 до 280 дней. Сумма активных температур на большей части территории достигает 78-80 (от -35...-40 до 40,..43С), лишь в Приазовье и в горах Кавказа она снижается до 65-70. Характерны большие колебания погоды по годам. В экстремальные холодные зимы происходят массовые вымерзания садов и даже защитных лесных насаждений.
Снежный покров не устойчив, особенно на востоке и юге, полностью исчезая во время зимних оттепелей.
Годовая сумма атмосферных осадков изменяется от 280 - 350 мм (юго - восток Ростовской области и восток Ставропольского края) до 500 - 520 мм в низовьях Дона и 600 - 620 мм в районе г. Ставрополя. Испаряемость влаги на большей части субрегиона в среднем составляет 700 -750 мм, достигая в засушливые годы на юго - востоке 1000 мм. Дефицит влаги составляет 2-3 тыс. м3/га.
Субрегион характеризуется напряженным ветровым режимом. Число дней со скоростью ветра более 15 м/с изменяется от 30 до 63, достигая в некоторые годы 100. Ветры восточных направлений в апреле - мае могут вызвать эрозию (дефляцию) почв. Особенно сильно дефляция проявляется в «ветровых коридорах» - Армавирский, Сенгилеевский, Ново-марьевский, Рождественский, Дубовский. Пыльные бури наблюдаются чаще весной и летом, иногда зимой и осенью и вызываются, как правило, сильными сухими восточными ветрами.
В целом, субрегион охватывает сухие и засушливые степи с каштановыми почвами и южными черноземами (семиаридная зона с индексом аридности 0,20 - 0,50), умеренно - засушливые степи с обыкновенными черноземами (сухая субгумидная зона с индексом аридности 0,50 - 0,65) и увлажнённые степи со слабовыщелоченными черноземами и серыми лесными почвами (слабозасушливая субгумидная зона с индексом аридности более 0,65).
Индекс аридности (IA) - это отношение среднегодового количества осадков (Р, м) к потенциальной годовой эвапотранспирации (PET, мм).
Обыкновенные и типичные черноземы занимают западную и юго-западную части субрегиона (Приазовье и Предкавказье), характеризуются мощными гумусовыми горизонтами (А+В=80-150 см) с содержанием гумуса в горизонте А от 4,5 до 6,0-7,0%. До глубины 2 м и более эти почвы не засолены, глубоко промачиваются в холодное время года, кратковременно и неглубоко промерзают.
Зона южных черноземов отделяет обыкновенные и типичные черноземы на западе субрегиона от каштановой зоны на востоке. Содержание гумуса в пахотном слое около 3,5%, мощность гумусовых горизонтов 55-65 см. Для них характерен постоянный дефицит влаги.
Каштановая зона занимает наиболее восточную часть субрегиона, характеризуется низким плодородием, содержанием гумуса менее 2%. Мощность гумусового горизонта около 40 см. Водно-физические свойства этих почв неудовлетворительные. Для каштановой зоны характерна комплексность почвенного покрова, разная степень солонцеватости, наличие солонцов и солончаков, а в понижениях - темноцветных лугово-каштановых почв. В долинах Дона, Северского Донца, Маныча, Сала, Егорлыка, Ка-лауса, Кумы и более мелких рек развиты интрозональные аллювиальные почвы, как правило, достаточно или избыточно увлажненные, нередко солончаковые. На левых террасах Дона, Северского Донца, Чира, в Тер-ско-Кумском междуречье располагаются крупные массивы песков безгу-мусных развеваемых или с развитыми часто эродированными легкими почвами.
Большие площади сельскохозяйственных угодий в субрегионе охвачены ветровой и водной эрозией, засолены и переувлажнены. Деградация почвенного покрова в последние годы усиливается.
В целом в субрегионе около 80% площади сельскохозяйственных угодий находятся под воздействием факторов, отрицательно влияющих на плодородие почв (Субрегиональная национальная программа..., 2000).
Современное состояние насаждений орехоплодных
Субрегион исследований охватывает аграрные, лесные, промышленные и урбанизированные ландшафты степной зоны в пределах Ростовской области, Краснодарского и Ставропольского краев. Эти ландшафты нуждаются в биопродуктивных мелиорациях, эффективным средством которых выступают насаждения орехоплодных.
Для создания продуктивных насаждений орехоплодных необходимо изучить реакцию растений на внешние условия произрастания.
В силу определенных различий в факторах окружающей среды, характеристику и жизненное состояние ореховых древостоев приводим по северной и южной частям в субрегионе исследований, а так же по переходной (центральной) части.
Северная часть представлена - Усть - Донецким и Шахтинским лесхозами, на территории которых заложены пробные площади в чистых разновозрастных культурах ореха грецкого. В Усть - Донецком лесхозе (пробы 1.1 - 1.2) к 30-и годам орех грецкий достигает средней высоты 9 - 10 м при среднем диаметре 20-23см (рисунок 3.1 - 3.2). В условиях свежей дубравы насаждения, созданные по садовому типу развиваются по второму классу бонитета (таблица 3.1).
Молодые, 17-18 лет культуры ореха грецкого Шахтинского лесхоза в аналогичных условиях развиваются по II классу бонитета и достигают высоты 7,2 м при среднем диаметре 18-19 см (рисунок 3.3).
По данным ряда авторов (Журавская, 1963; Мисник, 1964) эталонные насаждения ореха грецкого в условиях свежих дубрав Украины у 17 - летних деревьев достигают высоты 7-8 м при диаметре 25-30см.
Угнетение насаждений ореха грецкого может происходить в случаях залегания на глубине 50 - 60 см плотных глин, препятствующих развитию корней. Иногда при близком размещении к поверхности почвы уровня грунтовых вод корневая система ореха приобретает форму «паука» и приводит к ослаблению их роста и развития (Бессарабов, 1967).
Анализ хода роста ореха грецкого в высоту и по диаметру показал, что в условиях северной части субрегиона, орех грецкий имеет хорошие показатели роста как по высоте, так и по диаметру.
На всех пробных площадях преобладают здоровые деревья, соответствующие I и II классам Крафта. У ослабленных деревьев, в основном, отмечается снижение густоты кроны за счет недоразвития листьев и наличия до 25% усыхающих ветвей (таблица 3.2). Обращает внимание тот факт, что с увеличением возраста в древостое ореха грецкого медленно нарастает число ослабленных деревьев.
Центральная часть субрегиона характеризуется участками Ростовского ботанического сада (БС РГУ), а также насаждениями Ростовского и Мартыновского лесхозов.
Опытный участок Ростовского ботанического сада представлен коллекцией орехоплодных пород. На этом участке произрастает 951 дерево различных видов орехов, из которых 700 - деревья ореха грецкого различных форм и сортов (рисунок 3.4).
Ранее (1985 - 1990гг.) мы изучали морфологические особенности формирования плодов шести видов орехов и проводили их обследование (таблица 3.3).
Все виды орехов высаживались чистыми рядами с размещением 10 х 6 м. В возрасте 31 год насаждения орехов развивались по III классу бонитета с полнотой 0,7. Орех сердцевидный отличается недостаточной засухоустойчивостью и жароустойчивостью (Щепотьев и др., 1978), поэтому в условиях недостаточного увлажнения он требует орошения. Если в оптимальных для этого вида условиях центрального республиканского ботанического сада Украины в возрасте 20 лет он достигает высоты 13 м и диаметра 18 см (Гришко -Богменко, 1974), то в Ростовском ботаническом саду его высота в 31 год достигает 8,1 м, а диаметр - 30,4см.
Орех маньчжурский в естественных условиях Дальнего Востока образует насаждения II класса бонитета и достигает высоты 18 м и 42 см в диаметре (Цымек, 1950). Отличаясь высокой морозостойкостью и требовательностью к влаге в северных районах России, например в Санкт - Петербурге в возрасте 62 года, он достигает высоты 23 м и 71 см в диаметре (Акимов, 1961). В центральной части нашего субрегиона в возрасте 31 года его высота составляет 7,1 м и диаметр -14,9 см.
Орехи серый и скальный (северо - американские виды) в аналогичных условиях достигают высоты 7 м и диаметра 19-24 см.
Орех черный, по данным А.Е. Кенига (1967), на Украине в 50 - летнем возрасте имеет высоту 16 м и диаметр 28 см, а в центре нашего субрегиона - соответственно 7,5 м и 23 см.
Лучшие показатели роста в Ростовском ботаническом саду имеют орехи грецкий и сердцевидный. В виду отсутствия уходов за формой ствола, штамбы у всех видов орехов низкие (0,6 - 0,9 м), но при этом деревья имеют мощную крону и периодически дают большое количество семян, что необходимо ботаническому саду для масштабных работ по интродукции.
Оценка жизненного состояния этих насаждений была выполнена нами в 2004 г. (в возрасте 50 лет): основной признак ослабления - снижение густоты кроны на 25-30% за счет изреживания скелетной части у орехов маньчжурского, серого и скального (таблица 3.4).
