CC BY
65
АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
УДК 581. 526.5.631
ОБОГАЩЕНИЕ ЛЕСОМЕЛИОРАТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ ИНТРОДУКЦИОННЫМИ РЕСУРСАМИ
ENRICHMENT OF FOREST-MELIORATION COMPLEXES WITH INTRODUCTION RESOURCES
К.Н. Кулик, А.В. Семинютина
Всероссийский НИИ агролесомелиорации
ФГОУВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
Kulik К-N., Semenyutina A.V.
All-Russian Research Institute of sylvicultural reclamation Volgograd state agricultural academy
Приведены результаты изучения и мобилизации биологического потенциала деревьев и кустарников для лесомелиоративных целей. Выявлены лимитирующие факторы их роста и развития в экстремальных условиях. Обоснована перспектива обогащения лесомелиоративных комплексов интродукционными ресурсами ВНИАЛМИ.
Presented results of study and mobilization biological potential of trees and shrubs for forest-melioration aims. The limiting factors of their growth and development in extreme conditions were revealed. The prospect of forest-melioration complexes enrichment with the VNI-ALMI's introduction resources was determined.
Хозяйственное освоение территорий с низкой лесистостью и бедным видовым составом древесной флоры приводит к резкому снижению биоразнообразия, нарушению трофических связей. Наиболее приемлемым способом восстановления утраченных природных функций агроландшаф-тов является формирование лесомелиоративных комплексов - всех требуемых видов защитных лесных насаждений (полезащитных, противоэрозион-ных, пескозакрепительных, рекреационных и др.) [1-4, 6].
Одним из актуальных вопросов в решении этой научной проблемы является обогащение видового состава защитных лесных насаждений. Для разработки объективных воззрений на эту тему следует: дифференцировать обогащение дендрофлоры с учетом лимитирующих факторов роста и развития растений и эколого-экономи-че-
ского эффекта; в различных экологических условиях осуществлять специальные эксперименты на модельных объектах; обобщать и глубоко анализировать поступающую информацию.
Обогащение дендрофлоры, проводимое без достаточного научного обоснования, создает опасность появления новых агрессивных адвентивных видов, способных нарушать природную среду. Расширение видового состава лесомелиоративных комплексов, проведенное на научной основе, с использованием комплекса биологических, природоохранных и технологических мероприятий, способствует сохранению, восстановлению, непрерывному использованию компонентов биологического разнообразия, повышению ресурсного потенциала и формированию оптимальных условий для проживания населения.
Объектами исследований являлись интродукционные ресурсы деревьев и кустарников различного географического происхождения, произрастающие в дендроколлекциях Всероссийского НИИ агролесоме-лирации, а также семенных участках, агро- и урболесных экосистемах засушливого пояса России. Экспериментальные исследования выполнялись как полевой опыт, где главным действующим фактором являлись экологические условия различных географических пунктов (Алтайский край, Волгоградская, Астраханская, Самарская области), погодные условия различных лет вегетации, а также биологический потенциал растений (адаптивные и хозяйственно ценные характеристики).
Сбор исходного материала и привлечение деревьев и кустарников проводился в течение длительного времени из родовых комплексов, богатых в видовом отношении и обширных по ареалу (рис. 1).
Рис. 1. Схема мобилизации биологического потенциала хозяйственно ценных растений
Применяли комплексный метод анализа перспективности растений. Множество показателей обобщали в единый количественный признак.
На большой территории, где проводились исследования и сосредоточен коллекционный фонд древесных видов, климатические условия далеко не равноценны [9, 10]. В Поволжье они ухудшаются с северо-запада на юго-восток, в Кулундинской степи с севера на юг. Ксеротер-мический режим климата районов Поволжья и Западной Сибири определяет аридную направленность формирования растительности.
В Камышинском, Волгоградском, Кулундинском, Поволжском дендрариях ВНИАЛМИ сосредоточено 660 таксонов древесных растений, возраст которых от 15 до 60 лет (табл. 1). Наиболее распространены в коллекциях представители семейств Rosaceae, Сарп^Иасеае, 01еасеае, Fabaceae, среди которых большое количество видов и образцов, собранных в различных точках ареала.
Таблица 1
Коллекционный фонд биоразнообразия деревьев и кустарников
Дендрарий Семейства Роды Виды Формы и гибриды Деревья Кустарники Лианы
Волгоградский 37 91 423 25 183 255 10
Камышинский 38 90 300 20 125 186 9
Поволжский 27 55 179 30 82 120 7
Кулундинский 25 53 130 14 64 80 -
Так как в деградированных агроэкосистемах не может произрастать любой вид, а только тот, который обладает значительным запасом адаптивного потенциала и уровнем экологической толерантности к стрессовым факторам данной среды, то критерии подбора ассортимента для лесных ме-лиораций определяются не только оценкой природно-ресурсного потенциала, но и адаптивными признаками деревьев и кустарников.
Древесные породы в засушливых условиях вынуждены приспосабливаться к высокому естественному освещению в 80-120 тыс. лк, большому количеству тепла в 3000-3300° и длительному вегетационному периоду, которые оказывают существенное влияние на их развитие. Недостаточное количество осадков и более высокие температуры в засушливые годы приводят к сокращению периода вегетации и увеличению разницы его продолжительности между видами разного географического происхождения. В благоприятные по погодным условиям годы эта разница очень незначительна.
Характерной чертой биологических процессов в онтогенезе является быстрое наращивание прироста в самом молодом возрасте, «ростовой взрыв» (до 10 лет) и быстрое его падение. В условиях сухой степи высокие деревья не достигают размеров, свойственных им
на родине. Низкорослые деревья и кустарники имеют высоту, как в ареале естественного распространения (рис. 2).
Оценку древесным видам на зимостойкость в Поволжье позволили дать суровые зимы 1968/69, 1971/72, 1978/79, 1998/99, 2005/06 гг. При их подборе особенно важно сравнение района интродукции с районом обитания вида по минимальным температурам, что подтверждается законом периодической географической зональности. В разных климатических зонах в процессе эволюции сформировался видовой состав древесных видов с четко выраженной толерантностью к низким температурам. Подбор растений по степени их морозоустойчивости позволяет обеспечить высокую сохранность насаждений в районе внедрения (табл. 2).
%
50 40 30
аоНиа оаюэ 20 ьииох
10 0
Камышинс шт.
234 жизненные
200
150
100 50
0
5 6
аоНиа оаюэ ьиио»
Кулундинский
%
шт.
200
150
100
50
0
1 2 3 4 5 6 7
1
% Поволжск
ао 30 Ниа
° 20 а±э эьи 10 ио>|
150
1 2 3 4 5 6 7 жизненные формы
шт.
0
количество видов, % —— количество видов, шт.
Рис. 2. Биоразнообразие деревьев и кустарников по формам роста 1 - деревья высотой 5-10 м; 2, 3, 4, 5, 6 - кустарники соответственно средние
(высотой 0,5-2,5 м), высокие (2,5 м), высокие с шипами и колючками, средние с шипами, низкие (до 0,5 м); 7 - деревья высотой 10-15 м.
Таблица 2
Толерантность интродуцентов к низким температурам
Естественный ареал Общее кол-во видов Количество видов / % по степени зимостойкости в Нижнем Поволжье
* ** *** Ä Ä Ä Ä
Европейская Россия 26 26/100
Кавказ и Крым 13 9/70 2/15 - 2/15
Сибирь 19 18/95 1/5
Средняя Азия 23 16/70 6/26 1/4
Дальний Восток 16 13/81 2/13 1/6
Европа (без РФ) 19 15/79 3/16 1/5
Китай, Корея, Япония 38 22/58 12/32 4/10
Северная Америка 46 34/74 9/20 3 /6
* растение совсем не повреждено морозом; ** обмерзают однолетние побеги до 50 %; *** однолетние побеги обмерзают более чем на 50 %; **** обмерзают 2-3 летние побеги и скелетные ветви.
Вступление интродуцентов в генеративную фазу развития и формирование семян высокого качества свидетельствуют о соответствии экологических условий биологическим свойствам растений. Семенное потомство местной репродукции является более устойчивым и приспособленным к новым условиям, что обеспечивает ему более высокую степень акклиматизации.
В сухой степи отмечена хорошая завязываемость плодов и семян, у таких видов как Fraxinus lanceolata, Acer negundo, Robinia pseudoacacia, Berberis nummularia, Padus virginiana она составила 95-98%. Плоды и семена в общей биологической продуктивности вида занимают значительную долю: Sambucus racemosa, Fraxinus lanceolata до 25, Lonicera korolkowii 29, Crataegus submollis, Cotoneaster lucidus - 39% [7].
250
200
Ш
2 150
ф 100
Т ^
^ 50
О
0
12 3 4
□ Высокая (28-25) □ Средняя (24-22) □ Низкая (21-17)
Рис. 3. Степень адаптации деревьев и кустарников (дендрарии: 1 - Волгоградский, 2 - Камышинский, 3 - Поволжский, 4 - Кулундинский)
Выявление степени экологической пластичности растений служит мерой успешности их введения в культуру. Ранжирование позволило выявить стенобионтные (маловыносливые) и эврибионтные (более выносливые) виды и установить закономерности их географической изменчивости по приспособляемости к климатическим условиям (рис. 3).
Анализ адаптационных возможностей деревьев и кустарников позволяет определить отношение собранных ресурсов к засушливым условиям сухой степи и полупустыни. 179 (45%) видов из коллекций Нижнего Поволжья и 54 вида коллекции Западной Сибири показали высокий балл зимостойкости и засухоустойчивости. Они хорошо цветут и плодоносят, имеют высокий генеративный индекс (0,63-0,78) и представляют большую научно-практическую ценность как ассортимент пород многоцелевого назначения для обогащения лесомелиоративных комплексов.
Для лесных мелиораций значение имеет оценка интродукцион-ных ресурсов по способности к возобновлению, которая характеризует не только адаптивные процессы, но и возможность сохранения и хозяйственного применения интродуцентов (табл. 3).
Таблица 3
Оценка интродукционных ресурсов ВНИАЛМИ по способности к возобновлению
Способность к возобновлению Количество видов (%) по дендрариям
Волгоградский Поволжский Камышинский Кулундинский
Самосев 94 (21,0) 48 (23,0) 78 (24,4) 40 (27,8)
Вегетативно Естественно 60 (13,4) 23 (11,0) 45 (14,0) 36 (25,0)
Искусственно Семенами 256 (57,1) 121 (57,9) 162 (50,6) 47 (32,6)
Искусственно Вегетативно 38 (8,5) 17 (8,1) 35 (11,0) 21 (14,6)
При создании системы полифункциональных насаждений с целью поддержания экологического равновесия в урбо- и агроландшафтах аридной зоны интродуценты должны обладать и хозяйственной ценностью [8].
Обогащение дендрофлоры аридных территорий достигается путем создания древесных насаждений узко- и многоцелевого назначения [1, 11].
Создание сбалансированных насаждений в таких условиях невозможно без правильно подобранного видового состава растений. Одним из приемов оздоровления и повышения продуктивности мелиорирован-
ных земель является расширение разнообразия используемых деревьев и кустарников путем мобилизации и введения энтомофильных, медоносных, плодово-ягодных, лекарственных и других видов (табл. 4).
Таблица 4
Ассортимент для лесомелиоративных комплексов
Виды насаждений Название деревьев и кустарников
Овражно-балочные Amorfa, Berberis, Aronia, Ligustrum, Cornus, Crataegus, Sambucus, Rosa, Cerasus, Lonicera, Syringa, Mahonia, Amelanchier, Caragana, Juniperus, Coton-easter, Elaeagnus, Cornus, Sorbus, Cotinus, Ribes, Sophora, Spiraea, Rhus, Acer, Chaenomeles, Padus, Malus, Shepherdia, Celtis
Пастбище-мелиоративные Amorfa, Ligustrum, Crataegus, Padus, Malus Cerasus, Lonicera, Spiraea, Amelanchier, Celtis, Caragana, Rosa, Cotoneaster, Ribes
Рекреационно-озеленительные Amelanchier, Amorfa, Aronia, Rosa,Crataegus, Cornus, Sambucus, Syringa, Cerasus, Lonicera, Ribes, Ligustrum, Celtis, Caragana, Sorbus, Cotoneaster, Elaeagnus, Mahonia, Juniperus, Cotinus, Sophora, Spiraea, Rhus, Chaenomeles, Padus, Malus, Shepherdia, Acer
В настоящее время в различных типах защитных насаждений Нижнего Поволжья применяются 78 видов, гибридов и форм интроду-цированных деревьев и кустарников, относящихся к 22 семействам, 45 родам. По жизненным формам они распределяются следующим образом: 45 видов деревьев и 33 вида кустарников.
Однако наибольшее распространение получили 8 видов деревьев (Quercus robur L., Fraxinus lanceolata Borkh., Robinia pseudoacacia L., Betula pendula Roth, Acer platanoides L., Acer negundo L., Ulmus pumila L., Elaeagnus angustifolia L.) и 6 видов кустарников (Ribes aureum Pursh, Lonicera tataricum L., Caragana arborescens Lam., Amorpha fruticosa L., Cotinus coggygria Scop., Sambucus racemosa L.).
Самое большое количество видов (44) сосредоточено в полезащитных, садозащитных полосах в зоне сухих степей на темно-каштановых почвах и на орошаемых землях, т.е. на лучших в лесорастительном отношении. В овражно-балочных насаждениях на этих же почвах встречаются 32 вида (Armeniaca vulgaris Lam., Acer tataricum L., Ulmus laevis Pall., Ulmus carpinifolia Rupp. Ex Suckow, Cerasus fruticosa Pall., Malus sylvestris (L.) Mill., Prunus spinosa L., Prunus divaricata Ledeb., Pyrus communis L. и др.).
На песках и песчаных почвах применяется 9 видов (Pinus sylvestris L., Pinus pallasiana D. Don, Pinus ponderosa Dougl., Tamarix ramosissima Ledeb., Tamarix laxa Willd., Colligonum aphyllum (Pall.) Guerke, Salix caspica Pall., Rosa canina L., Populus nigra L.).
В зоне полупустыни на светло-каштановых почвах в полезащитном лесоразведении встречаются те же виды, что и в сухой степи. Количество их значительное - 37, из них 21 вид - кустарники.
Наибольшее количество видов происходит из лесных и лесостепных районов Евразийского континента - 27% и Северо-Американс-кого материка - 12% (Acer negundo L, Acer platanoides L., Betula pendula Roth, Fraxinus excelsior L., Fraxinus lanceolata Borkh., Larix sibirica Ledeb., Pinus sylvestris L., Quercus robur L., Tilia cordata L., Ulmus carpinifolia Rupp. ex Suckow u др.). Эти породы могут расти в условиях богары на темно-каштановых, погребенных почвах, но лучше всего - на орошаемых почвах.
23% видов происходит из горных районов Средней Азии, США, Кавказа: Gleditsia triacanthos L., Juniperus virginiana L., Robinia pseudoacacia L., Ribes aureum Pursh, Amorpha fruticosa L., Crataegus korolkowii L. Henry. 11% - из степных, сухостепных и полупустынных районов Евразийского континента: Calligonum aphyllum (Pall.) Guerke, Haloxylon aphyllum (Minkw.) iljin, Caragana arborescens L., Tamarix ramosissima Ledeb. и др.
При анализе роста и состояния древесных и кустарниковых пород, наиболее часто встречаемых в защитных насаждениях, было отмечено, что все растения характеризуются быстрым ростом и развитием в молодом возрасте, очень ранним вступлением в стадию плодоношения (3-5 лет), быстрым старением.
Предельный возраст у большинства пород в сухой степи (темно-каштановые, каштановые почвы) бывает в 30-40 лет. До 50 лет доживают единичные экземпляры. На этих же почвах, но в местах с дополнительным увлажнением, на погребенных почвах некоторые виды: Quer-cus robur, Acer platanoides, Fraxinus excelsior, Pinus sylvestris, живут до 60-70 лет (Козловская дача, Камышинский опорный пункт). Но уже в этом возрасте у Quercus robur отмечается суховершинность, у Fraxinus excelsior прирост почти совсем прекращается.
В полупустыне долговечность у этих же пород значительно снижается. Максимальный возраст у древесных пород здесь не превышает 20-30 лет. Даже при близком уровне грунтовых вод, в возрасте 45-55 лет у всех видов наблюдается расстройство крон, суховершинность [5]. Поэтому при обогащении лесомелиоративных комплексов важным моментом в подборе ассортимента является соответствие биологических требований условиям среды и применение экологических законов и принципов.
Мобилизация и применение интродукционных ресурсов хозяйственно ценных растений для лесомелиоративных комплексов, помимо экологических и социальных интересов преследует и экономические цели - хозяйственную выгоду. При учете эффективности использова-
ния интродуцентов необходимо выявить уровень вредных воздействий на окружающую среду в расчете на единицу полезной продукции, получаемой благодаря мелиорации, и отношение чисто полезного эффекта к израсходованным природным ресурсам.
Обобщение обширных материалов ВНИАЛМИ свидетельствует о значительном эколого-экономическом эффекте, получаемом от лесонасаждений различного назначения: мелиоративных, кормовых, медоносных, лекарственных. По многолетним данным, урожайность культур в агролес-ных ландшафтах региона на 15-20 % выше, чем в агроэкосистемах без насаждений. За счет обогащения фитоценозов новыми видами кормовых растений продуктивность угодий возрастает в два раза. Создание на бросовых землях плантаций медоносных, плодовых культур позволяет получать товарную продукцию при сроке окупаемости затрат 3-4 года.
Экономическая ценность рекреационной функции лесомелиоративных комплексов сопоставима с их мелиоративной значимостью. Применение интродуцированных хозяйственно ценных древесных видов является важным природоохранным и выгодным мелиоративным мероприятием, которое способствует интенсификации землепользования в аридных районах.
Библиографический список
1. Кулик, К. Н. Эколого-экспериментальная интродукция хозяйственно ценных растений для агролесомелиорации / К. Н. Кулик, И. П. Свинцов, А. В. Семенютина // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2004. - № 3. - С. 19-23.
2. Павловский, Е. С. Экологические и социальные проблемы агролесомелиорации / Е. С. Павловский. - М.: Агропромиздат, 1988. - 178 с.
3. Павловский, Е. С. Концептуально-программные аспекты развития агролесомелиорации в России / Е. С. Павловский, Н. Г. Петров, Г. Я. Маттис. - М., 1995. - 70 с.
4. Петров, В. И. Особенности опустынивания и лесомелиорация пастбищ в Прика-спии / В.И. Петров // Опустынивание и деградация почв: матер. междунар. науч. конф. - М., 1999. - С. 386-392.
5. Савельева, Л. С. Устойчивость деревьев и кустарников в защитных лесных насаждениях / Л.С. Савельева. - М.: Лесная промышленность, 1975. - 168 с.
6. Свинцов, И. П. Организация комплексных исследований борьбы с опустыниванием / И. П. Свинцов // Научное обеспечение устойчивого развития сельскохозяйственного производства в засушливых зонах России: матер. науч. сессии - М., 2000. - С. 562-569.
7. Семенютина, А. В. Эколого-биологические особенности интродуцированных видов рода Crataegus L. и перспективы их использования в Нижнем Поволжье: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.05 / Семенютина А. В. - Ташкент, 1981. - 23 с.
8. Семенютина, А. В. Рекомендации по обогащению агролесомелиоративных комплексов кустарниками многоцелевого назначения / А. В. Семенютина, Т. И. Острая, А. А. Долгих, В. А. Шутилов. - М., 1999. - 62 с.
9. Семенютина, А. В. Стратегия сохранения и непрерывного использования дендрологических ресурсов в Нижнем Поволжье / А.В. Семенютина // Международный журнал ботанических садов. - Hortus botanicus. - 2001. - №1. - С. 110-111.
10 .Семенютина, А. В. Дендрарии ВНИАЛМИ как особо охраняемые территории / А. В. Семенютина // О состоянии и охране окружающей среды Волгоградской области в 2002 году: гос. доклад. - М.: НИА - Природа, РЭФИА, 2003. - С. 145-146.
11 . Семенютина, А. В. Ассортимент деревьев и кустарников для мелиорации агро- и урбо-ландшафтов засушливой зоны (науч.-метод. рекомен.) / А. В. Семенютина. - М., 2002. - 59 с.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ТЕРРИТОРИИ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
HEAVY METALS POLLUTION OF THE VOLGOGRAD REGION М.П. Лобанов, Т.А.Трофимова
ФГОУВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия
Lobanov M.P., Trofimova T.A.
Volgograd state agricultural academy
Волгоград является одним из индустриально развитых центров России. Огромные промышленные комплексы загрязняют тяжелыми металлами большие территории города и области. Улучшение экологии окружающей среды можно решить с помощью постоянного мониторинга.
The Volgograd is one of the industrial developed centers of Russia. The large industrial complexes pollute the big territories of the city and region with heavy metals. Improvement of the environment's ecology can achive by regular's monitoring.
Волгоградская область является одной из самых промышленно развитых областей России. Проведенные на территории Волгограда и области в разные годы эколого-геохимические исследования выявили неуклонный рост загрязнения почв тяжелыми металлами как в пространственном, так и в количественном отношении.
Источниками загрязнения почв тяжелыми металлами в городе Волгограде и Волгоградской области являются комплексы химических, нефтеперерабатывающих, нефтехимических, металлообрабатывающих и др. заводов.
По данным Волгоградского департамента по охране окружающей среды и природных ресурсов, одним из наиболее мощных факторов, приводящих к загрязнению окружающей среды, является промышленность. Общая площадь промышленных зон - 70 км2, что составляет 16% всей площади города.
Полученные в ходе анализа данные свидетельствуют о сверхнормативном загрязнении почв в 127 обследованных пунктах из 200 (64%), в том числе умеренно-опасный уровень - в 96 пунктах, опасный - в 27 пунктах, чрезвычайно опасный - в 4 пунктах.
Основными загрязнителями являются свинец, мышьяк, ртуть, элементы 1-го класса опасности, а также медь, никель, кобальт, молибден, относящиеся к 2-му классу опасности.
Сверхнормативному загрязнению тяжелыми металлами под-
