Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биоэкологическое обоснование ассортимента кустарников для озеленения урболандшафтов Нижнего Поволжья

ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации по теме "Биоэкологическое обоснование ассортимента кустарников для озеленения урболандшафтов Нижнего Поволжья"

На правах рукописи

КОСТЮКОВ СЕРГЕЙ МИХАЙЛОВИЧ

БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АССОРТИМЕНТА КУСТАРНИКОВ ДЛЯ ОЗЕЛЕНЕНИЯ УРБОЛАНДШАФТОВ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальности 06.03.03 - Агролесомелиорация, защитное лесоразведение и озеленение населенных пунктов, лесные пожары и борьба с ними

06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

1 9 Я Н В 2012

005008055

Волгоград - 2012

005008055

Работа выполнена в Государственном научном учреждении . Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации

Россельхозакадемии

Научные руководители: доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель науки и техники РФ,

академик РАСХН

Григоров Михаил Стефанович

доктор сельскохозяйственных наук Семенютина Александра Викторовна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Кретинин Вениамин Михайлович

доктор сельскохозяйственных наук Семене нко Сергей Яковлевич

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»

Защита диссертации состоится 9 февраля 2012 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 006.007.01 при Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации по адресу: 400062, г. Волгоград, Университетский пр-т, 97, а/я 2153, ГНУ ВНИАЛМИ. Факс: 8 (8442)46-25-13 С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации и на сайте www.vnialmi.ru.

Автореферат разослан 6 января 2012 г. и размещен на официальном сайте http://vak.ed.gov.ru/

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук

6Р

С.В. Колмукиди

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Урболандшафты Нижнего Поволжья характеризуются неполночленным составом зеленых насаждений, который представлен в основном видами родов Llmus, Populus, Fraxinus, Acer (K.H. Кулик и др., 2008; J1.K. Квартовкина, A.B. Семенютина, 2007; A.B. Семенютина, 2005). Повышение экологической устойчивости и долговечности озеленительных посадок и реализация специфических ландшафтно-архитектурных замыслов вызывает необходимость в использовании адаптированных декоративных кустарников.

Повышение биологического разнообразия зеленых насаждений и расширение их функциональных возможностей в засушливых регионах посредством введения адаптированных кустарников и внедрения ресурсосберегающих технологий весьма эффективны в аспекте озеленения населенных пунктов. Актуальность обусловлена недостаточной изученностью возможностей адаптации и мобилизации кустарников для озеленения и улучшения мелиоративного состояния урболандшафтов в условиях дефицита водных ресурсов.

Исследовательская работа выполнена в соответствии с тематическим планом Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации Россельхозакадемии (№ Госрегистрации - 01.2.00611912) в рамках подготовки аспирантов на базе ВНИАЛМИ (2007-2011 гг.).

Цель и задачи исследований. Цель работы - биоэкологическая оценка и выявление наиболее ценных и устойчивых видов декоративных кустарников для широкого их использования в озеленении населенных пунктов Нижнего Поволжья.

Достижение указанной цели предполагало решение следующих задач:

- оценка биологического потенциала кустарников для озеленения урболандшафтов в засушливых условиях;

- выявление лимитирующих факторов роста, формирования габитуса и побегообразовательной способности кустарников в сухой степи и полупустыне;

- определение спектра декоративных достоинств и длительности их проявления у кустарников;

- оценка влияния состава кустарников на мелиоративное состояние светло-каштановых почв;

- разработка режимов орошения при выращивании стандартного посадочного материала кустарников разных экологических групп;

- обоснование экономической эффективности выращивания саженцев кустарников для озеленения урболандшафтов засушливого региона. Объекты исследований. 30 видов кустарников различного географического происхождения и возраста, произрастающих в коллекциях ГНУ Всероссийского НИИ агролесомелиорации (ФГУП «Волгоградское» и Нижневолжская станция по селекции древесных пород ВНИАЛМИ РАСХН).

Научная новизна. В процессе исследований были установлены факторы, лимитирующие развитие'габитуса и побегообразовательную способность кустарников в' различном возрасте и определены адаптационные возможности 30 видов кустарников по устойчивости протоплазмы к обезвоживанию. С учетом класса роста кустарников, их засухо- и морозоустойчивое™, проявления декоративных достоинств разработаны принципы подбора перспективных видов для различных типов озеленительных посадок. Выявлены пригодные экотопы и мелиоративная роль кустарников. Разработаны режимы орошения, предназначенные для экономии расхода водных ресурсов при выращивании посадочного материала.

Обоснованность и достоверность результатов обеспечена комплексными экспериментальными исследованиями, объемом работ и использованием современных методов компьютерной обработки данных биометрических, эдафических и метеорологических наблюдений. Результаты: исследований достоверны на 95 % уровне значимости.

Практическая значимость работы определяется возможностью применения методических разработок и предложений автора по адаптированному ассортименту кустарников для разных объектов озеленения урболандшафтов. подтвержденной актами внедрения, дипломом ВВЦ (2009) и получением Премии администрации Волгоградской области (2009). Прикладные разработки автора вошли также в научно-методические указания «Повышение биоразнообразия кустарников ...» (2008) и «Методические указания по семеноведению древесных интродуцентов в условиях засушливой зоны» (2010). Ресурсосберегающие технологии и разработанные нормы орошения рекомендованы для внедрения в питомниководство.

Основные положения, выносимые на защиту:

- оценка биологического потенциала кустарников в Нижнем Поволжье, позволяющая выявить закономерности их адаптации к засушливым условиям;

- экономный режим орошения при выращивании стандартного посадочного материала кустарников разной степени засухоустойчивости;

- влияние озеленительных посадок кустарников на мелиоративное состояние светло-каштановых почв;

- практические рекомендации по подбору ассортимента перспективных кустарников для различных типов озеленительных посадок в засушливом регионе;

- экономическая эффективность выращивания саженцев кустарников для озеленения урболандшафтов засушливого региона. Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены на международных научно-практических конференциях «Роль и место агролесомелиорации в современном обществе» (Волгоград, 2006); «Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в РФ» (Волгоград, 2008), а также на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Декоративное садоводство России: состояние, проблемы, перспективы» (Сочи, 2011), на круглом столе «Экологическая оптимизация регионального хозяйства» (Волгоград, 2011) и научно-практической конференции «Город. Лес. Отдых. Рекреационное использование лесов на урбанизированных территориях» (Москва, 2009) и заседаниях научно-технического совета отдела биологии древесных пород ВНИАЛМИ (2007-2011 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе две статьи в изданиях, рекомендованных решением Президиума ВАК Минобрнауки России. Общий объём опубликованных работ составляет 9,8 пл., из них лично соискателем 3,1 п.л. В статьях, написанных в соавторстве, доля участия автора составляет 53,4 %.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству, списка литературных источников из 220 наименований, из них 12 на иностранных языках и 9 приложений. Основной текст изложен на 157 страницах и иллюстрирован 40 таблицами, 37 рисунками.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

В главе представлен литературный обзор состояния зеленого фонда урболандшафтов засушливого региона и обоснована необходимость его обогащения путем использования интродуцированных кустарников. Приведены исторические сведения по интродукции кустарников в засушливых условиях (A.B. Альбенский, 1970; Г.П. Озолин, 1970; Н.В. Лысова, 1973; Н.И. Хижняк, 1982; В.Б. Любимов, В.Г. Зиновьев, 2002; Г.Я. Маттис, С.Н. Крючков, 2003; А.К. Зеленяк, 2003; A.B. Семенютина, 2002; 2008). Дан анализ литературных и патентных источников, посвященных разработке технологий орошения (М.С. Григоров, 2006; И.П. Кружилин, 1982; 2011; В.В. Бородычев, 2010).

Проведены биоэкологический анализ интродукционных ресурсов кустарников засушливого региона (А.И. Кормилицин, 1969; Г.П. Озолин и др., 1974; А.И. Колесников, 1974; Н. Е. Булыгин, 1991; A.B. Гурский, 1957; Н.В. Лысова, 1973; Н.И. Хижняк, A.B. Семенютина, В.А. Шутилов, 1987; A.B. Семенютина, 2000; С.С. Чикуриди, 2002; Ю.И. Зыков, 2002) и оценка коллекционных фондов ВНИАЛМИ (Волгоградская и Самарская области, Алтайский край), где сосредоточено 415 их таксонов (A.B. Семенютина, 2005; К.Н. Кулик и др., 2008).

2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Климат района исследований характеризуется малым количеством осадков (240-400 мм), высокой испаряемостью и большими перепадами летних (42°С) и зимних (-37°С) температур, а также низкой относительной влажностью воздуха в отдельные годы (до 25%). Повторяемость засух средней и высокой интенсивности составляет 50 % (А.Н. Сажин, 1993). Природные условия Нижнего Поволжья ограничивают состав дендрофло-ры. Она представлена 116 видами, относящимися к 53 родам из 25 семейств (A.B. Семенютина, 2005). Природно-климатические условия района малоблагоприятны для озеленения и лесоразведения, поэтому требуется тщательный подход к подбору древесных видов для зеленых насаждений урболандшафтов.

3. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектами исследований являлись 30 видов кустарников: Berberís nummiilaria Bunge, Br. vulgaris L. var. purpurea, Br. canadensis Mill., Ma-honia aquifolium (Pursh.) Nutt., Ligustrum vulgare L., Forsythia ovata Nakai., Forestiera neo-mexicana A. Gray., Viburnum lantana L., Sambucus racemosa L., Symphoricarpos albus (L.) Blake, Caragana turkestanica Кош., Deutzia scabra Thunb., Philadelphia schrenkii Rupr. et. Maxim., Ph. caucasicus Koehne, Buxus colchica Pojark., Amygdalus nana L., Amelanchier spicata (Lam.) C. Koch, Crataegus korolkowii L. Henry., Cr. monogyna Jacq., Cerasus tomentosa (Thunb.) Wall., Chaenomeles maulei (Mast.) C.K. Schneid., Cotoneaster lucidus Schlecht., Cotoneasteг multiflorus Bunge, Rosa rugosa Thunb., R. ecae Aitch., Rhodotypus kerrioides Sieb.et Zucc., Spiraea vanhouttei (Briot.) Zabel., Sp. japónica L., Sorbaria pallasii (G.Don.ill.) Pojark., Physocarpus opulifolius (L.) Maxim, различного географического происхождения и возраста, произрастающих в коллекциях ГНУ ВНИАЛМИ (рисунок 1).

(а - Нижневолжская станция по селекции древесных пород, б - ФГУП «Волгоградское»)

Рост, сезонное развитие и онтогенез кустарников нами определялись на основе натурных и лабораторных исследований по общепринятым методикам (М.Т. Мазуренко, 2009; 3. И. Лучник, 1988). Фенологические наблюдения велись за одними и теми же экземплярами каждого вида. Сезонный рост изучался ежедекадными обмерами побегов. Номенклатура таксонов кустарников уточнялась по С.К. Черепанову (1995), географический анализ проводился по справочной литературе (АЛ. Тахтаджян, 1978; Ареалы деревьев и кустарников, 1980; 1986).

Адаптивный потенциал интродуцированных кустарников определялся методом интегральной оценки (П.И. Лапин, C.B. Сиднева,1973). Степень засухоустойчивости фиксировалась по изменению коллоидно-осмотических свойств протоплазмы по В.В. Полевому (2001). Общее содержание воды определяли весовым методом, водоудерживающую способность - методом завядания (М.Д. Кушниренко и др., 1970). Декоративность и длительность её проявления - по методикам ВНИАЛМИ (A.B. Се-менютина, 2005), качество семян по ГОСТу Р 51173-98, стандарты посадочного материала по ГОСТу 26869-86, ГОСТу 3317-90. Опад и подстилку в кустарниковых посадках исследовали по методике A.A. Молчанова (1967) и A.C. Аткина (1996). Анализ почвенных образцов проводили в лаборатории почвоведения по методике ВНИАЛМИ. В ходе анализа определялись механический состав, содержание гумуса и солей.

Исследования по разработке режима орошения саженцев проводили с использованием для полива компактного агрегата BAUER RAINSTAR Е41. Ширина опытных полос 75 м. Размер опытных делянок 5000 м2. По-вторность опыта трехкратная. Норма орошения определялась степенью иссушения почвы (60, 70, 80% HB) и экологической пластичностью (высокая, средняя, низкая) растений. Она составляла 1800-2400 м3/га. Осенний вла-гозарядковый полив - 360-480 м3 /га (таблица 1).

Таблица 1 - Опыт по орошению кустарников (2-летние саженцы)

Вариант Оросительная норма (м3/га) Распределение оросительных вод по времени, мэ/га

май июнь июль сентябрь

I 1800 300 570 570 360

II 2200 350 715 715 420

III 2400 400 760 760 480

Статистическая обработка результатов исследований проводилась по Б.А. Доспехову (1985) с использованием компьютерных программ MS Excel.

4. ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА КУСТАРНИКОВ

ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ОЗЕЛЕНЕНИЯ 4.1. Закономерности роста и развития кустарников в условиях интродукции. Различия требований к условиям среды у исследуемых видов наиболее четко проявлялись через ростовые процессы. Нами было установлено, что в новых условиях кустарники изменяют ритм развития и роста, что влияет на формирование их габитуса. Опыт интродукции кустарников показал, что они имеют различную возрастную динамику формирования габитуса. Максимальный годичный прирост по высоте и размерам кроны имеют древовидные и высокорослые кустарники, минимальный - низкорослые (таблица 2).

Таблица 2 - Биометрические показатели кустарников на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья

Виды растений Возраст, лет Высота, м Размеры кроны, м

Бирючина обыкновенная 2-3 5-6 10 0,80-0,99 1,50-1,80 2,25-2,50 0,7x0,7 1,4x1,5 2,2x2,3

14-15 2,60-2,95 2,6x2,7

Бузина 2-3 0,90-1,00 0,8x0,9

кистистая 5-6 1,50-2,00 1,5x1,9

10 2,50-3,50 2,7x3,0

14-15 3,67-4,00 3,9x3,5

Боярышник Королькова 2-3 5-6 10 1,10-1,61 2,69-3,12 3,75-4,15 0,8x0,8 1,8x1,9 2,6x2,5

14-15 4,63-5,72 3,3x3,5

Ирга колосистая 2-3 5-6 0,57-0,80 1,31-1,75 0,7x0,9 1,6x1,8

10 2,25-2,68 2,4x2,5

14-15 3,20-3,70 2,5x2,7

Миндаль низкий 2-3 5-6 0,15-0,18 0,35-0,40 0,3x0,3 0,6x0,6

10 0,45-0,50 1,0x1,0

14-15 0,60-0,80 1,2x1,5

Шиповник морщинистый (низкорослый) 2-3 5-6 10 14-15 0,25-0,29 0,45-0,50 0,60-0,75 0,60-0,82 0,5x0,5 0,9x0,9 1,2x1,2 1,4x1,4

Изученные кустарники распределяются по следующим классам роста (рисунок 2).

Crataeg us toroltowii Sambucus racemosa Philadelphus schreriMi Philadelphus caucasicus Amelanchier spicata Caragana turtestanica Cotoneaster lucidus Berberis nummularia Ligustrumwlgare Cotoneaster multiflorus Forsythia o\eta £ Spiraea vanhouttei

ci

S Svmphoricarpos al bus ш

Physocarpus opulifolius Rosa ecaea Cerasustomentosa Buxus colchica Arrçgdalus nana Spiraea japonica Rosarugosa Sorbaria pallasii

0 1 2 3 4 5 6 7

Высота, m

Рисунок 2 - Распределение кустарников по классам роста:

□ древовидные (высота более 3 м), СИ высокорослые (от 2 до 3 м), I—] среднерослые (от 1 до 2 м), H низкорослые (до 1 м)

Дифференциация кустарников по группам с учетом роста позволяет рекомендовать их для использования в различных типах озеленительных посадок (группы, опушки, живые изгороди, одиночные, аллеи и т.д.).

4.2. Толерантность кустарников к низким температурам. Устойчивость кустарников к низким отрицательным температурам в условиях I Волгоградской области показали суровые зимы (1944/45, 1949/50, 1953/54, 1967/68, 1968/69, 1971/72, 1972/73, 1978/79, 1993/94, 2005/06 гг.). Широким диапазоном толерантности, что выражается повышенной степенью зимостойкости, обладают виды кустарников (Berberis, Ligustrum, Symphoricar-pos, Caragana, Amelanchier, Crataegus, Cotoneaster, Spiraea, Physocarpus) из

Циркумбореальной флористической области и области скалистых гор Голарктического Царства, где она выработалась в процессе эволюционного становления (таблица 3).

Таблица 3 - Толерантность кустарников к низким температурам (ФГУП «Волгоградское» ВНИАЛМИ РАСХН)

Естественный ареал Общее количество видов Количество видов / % по степени зимостойкости

* ** ***

Европа 11 11 /100

Кавказ и Крым 4 3/75 1/25

Сибирь 2 2/100

Средняя Азия 3 2/67 1/33

Дальний Восток 2 2/100

Китай, Корея, Япония 3 2/67 1/33

Северная Америка 5 4/80 1/20

* растение совсем не повреждено морозом; ** обмерзают однолетние побеги до

50 %; *** однолетние побеги обмерзают более чем на 50 %.

Подбор кустарников для озеленения урболандшафтов по степени их зимостойкости и морозоустойчивости обеспечивает высокую сохранность и декоративность зеленых насаждений.

4.3. Отношение различных видов к стрессовым климатическим гидротермическим факторам. Данные по содержанию воды в тканях листьев с июня по сентябрь показали, что в разные годы общей закономерностью является снижение оводненности вслед за падением влажности почвы. У видов, которые способны регулировать свой водный баланс в засушливый период года, меньше обезвоживаются ткани, что приводит к лучшей их выносливости и устойчивости в сухих местообитаниях. Данные виды (Berberís canadensis, Amelanchier spicata, Cotoneaster lucidus, Caragana tur-kestanica, Rosa rugosa, Rosa ecae, Mahonia aquifolium, Crataegus koralkowii, Crataegus monogyna, Berberís nummularia, Spiraea japónica, Forsythia ovata, Deutzia scabra, Ligustrum migare, Cerasus tomentosa, Amygdalus nana) обладают меньшей потерей влаги за время завядания, что выражается возрастанием водоудерживающей способности при засухе.

Более полное представление о влиянии почвенной засухи на растение и о его способности переносить засушливый период дает устойчивость клеточных мембран к обезвоживанию (таблица 4).

Таблица 4 - Засухоустойчивость кустарников в условиях светло-каштановых почв

Виды кустарников Относительный выход электролитов Критерий достоверности Стьюдеита {{) между группами Степень засухоустойчивости (группа)

Berberís canadensis Mili Amelanchier spicata (Lam.) C.Koch Cotoneaster lucidus Schlecht Caragana turkestanica Кот. Rosa rugosa Thunb. Rosa ecaeAitch. Mahonia aquifolium (Pursh) Nutt Crataegus korolkowUL. Henry. Crataegus monogyna Jacq. Berberís nummularía Bunge Spiraea japónica L. Forsythia ovata NakaL Deutzia scabra Thunb. Ligustrum vulgare L Cerasus tomentosa (Thunb.) Wall Amygdalus nana L. 1,64±0,04 1,59±0,02 1,75±0,06 1,63±0,05 1,56±0,03 1,58±0,04 1,71±0,06 1,61±0,03 1,73±0,05 1,62±0,02 1,50±0,04 1,76±0,04 1,78±0,06 1,59±0,02 1,67±0,04 1,60±0,03 П-И=12,4 (1-111=15,2 Высокая (I)

Среднее 1,64±0,04

Buxus colchica Pojark. Berberís vulgaris L. var. purpurea Philadelphus schrenkii Rupr. et Maxim. Chaenomeles maulei ßfast) С. K. Schneid., сорт «Волгоградский 1» Symphoricarpos albus (L) Blake. Physocarpus opulifolius (L.) Maxim. Sambucus racemosa L. 2,41±0,06 2,37±0,04 2,64±0,05 2^8±0,03 2,49±0,04 2,52±0,05 2,65±0,07 Ш-1 = 12,4 1II - III = 8,6 Средняя (П)

Среднее 2,50±0,05

Rhodotypus kerrioides Sieb.et Zucc. Sorbaria pallasii (G.Don.flL) Pojark. Philadelphus caucasicus Koehne Cotoneaster multiflorus Bunge 3,84±0,14 3,87±0,10 3,86±0,15 3,79±0,09 1П1 -1 = 15,2 (111-11 = 8,6 Слабая (III)

Среднее 3,84±0Д2

Виды кустарников, относящиеся к I группе, отличаются лучшим ростом, развитием и проявлением декоративных качеств. В острозасушливые годы у видов II группы имело место снижение тургора, водный дефицит превышал 24 %, у видов Ш группы отмечены большие колебания в оводненно-сти тканей листа (до 27 %), водный дефицит был выше 31 %, наблюдались явные признаки повреждения листового аппарата и снижение декоративности. Между группами отмечены достоверные существенные различия по степени засухоустойчивости.

5. ОСОБЕННОСТИ ЦВЕТЕНИЯ И ПЛОДОНОШЕНИЯ КУСТАРНИКОВ ПРИ ИХ КУЛЬТИВИРОВАНИИ В СУХОЙ СТЕПИ

5.1. Характер цветения и плодоношения в засушливых условиях.

Вступление интродуцированных кустарников в генеративную фазу развития и формирование семян высокого качества указывает на соответствие биологического потенциала растений экологическим свойствам района. С репродуктивной способностью связаны возможности мобилизации перспективных растений для широкого практического использования.

В засушливых условиях кустарники быстро развиваются и рано вступают в фазу плодоношения. У некоторых представителей семейств Rosaceae, Oleaceae, Caprifoliaceae цветение и плодоношение наблюдались уже на втором году жизни. Низкорослые кустарники {Amygdalus папа, Spiraea japonica) начинают цвести в первый год жизни. Среднерослые кустарники начинают цвести и плодоносить также на втором году жизни, высокорослые и древовидные - на четвертом. В условиях сухой степи цветение большинства видов приурочено к весеннему периоду, когда температура не превышает 15,7-16,1°С. Кривая цветения видов имеет основной максимум в мае.

5.2. Доброкачественность семян и результативность семенного размножения. Выявлено, что кустарники с высокой степенью адаптации хорошо развиты, зимостойки, обильно или хорошо цветут и плодоносят, имеют качественные семена (рисунок 3).

виды

□ Масса 100 шт, г в Доброкачественность, %

Рисунок 3 - Качественные показатели семян у кустарников различных семейств (возраст 10 лет): 1 - Crataegus korolkowii, 2 - Cerasus tomentosa, 3 - Amelanchier ovalis, 4 - Chaenomeles maulei, 5 - Caragana turkestanica

В данную группу входят виды родов с широким ареалом произрастания: Caragana, Rosa, Amelanchier, Crataegus, Cotoneaster, Spiraea. Они

перспективны для практического применения в различных типах озеленительных посадок. Виды с низкой степенью адаптации имеют весьма ограниченное применение, так как сильно подмерзают или страдают от засухи и не плодоносят. Они могут расти только в особых биотопах. Ксерофитные виды кустарников для нормального развития генеративных органов требуют больше тепла и меньше влаги.

В питомниках аридной территорий наиболее надежны и эффективны (на 25-30 %) осенние посевы, поскольку они позволяют обходиться без зимней стратификации и предпосевной обработки семян, а всходы у них появляются до наступления засушливого периода. В условиях светло-каштановых почв лучшие всходы получены у представителей Amelanchier, Amygdalus, Berberís, Chaenomeles, Cotoneaster, Ligustrum, Mahonia, Rosa, Symphorícarpus при посеве свежесобранными семенами.

6. РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА КУСТАРНИКОВ В АРИДНОЙ ЗОНЕ

Важным условием выращивания кустарников является установление нижней границы расхода воды и оптимальной влажности почвы для удовлетворения их биологических потребностей. На основе компактного агрегата BAUER RAINSTAR Е 41 и изучения эколого-биологических особенностей роста и развития саженцев разработан экономный режим орошения (рисунок 4).

Оценка роста и развития растений в питомниках

_ i Z

Состояние растений по устойчивости клеточных мембран ___(засух аУконтроль)_

Определение оптимальной влажности почвогрунта для каждого вида __растений (в зависимости от степени их засухоустойчивости)_

Разработка оптимальных ре-жимов орошения с учетом параметров экологической пластичности к засушливым условиям

Рисунок 4 - Управление режимом орошения при выращивании посадочного материала в аридной зоне

Управление режимом орошения в питомнике, дает возможность выращивать посадочный материал разнообразного ассортимента кустарников

при экономном расходе водных ресурсов. Обычно уже 2-летние сеянцы кустарников достигают размеров, предусмотренных ГОСТом 3317-90.

По особенностям роста саженцев кустарников и напряженности водного режима по коллоидно-осмотическим свойствам протоплазмы листьев рассчитана оптимальная влажность корнеобитаемого слоя почвы. Для засухоустойчивых видов (относительный выход электролитов 1,55-1,78) - 60 %, средне засухоустойчивых (2,27-2,81) - 70 %, влаголюбивых (2,99-3,83) - 80% НВ. По показателям роста надземной и подземной частей саженцев отмечено их соответствие стандартам посадочного материала для целей озеленения (таблица 5).

Виды Оросительная Высота надзем- Количество Длина

кустарников норма, (м3/га) ной части, см скелетных ветвей, шт. корней, см

Кизильник 1800 68,5+3,0 4-5 >25

блестящий 2200 69,9+3,1 4-5 25

2400 75,4+3,9 4-5 <25

Шиповник 1800 69,1+3,1 4-5 >26

Беггера 2200 72,3+3,8 4-5 26

2400 75,7+3,9 4-5 <26

Бирючииа 1800 48,5+2,5 2-3 <25

обыкновенная 2200 67,3+1,7 4-5 >25

2400 70,2+2,3 4-5 >25

Снежноягодник 1800 49,4+2,3 2-3 <25

белый 2200 64,6+1,8 4-5 >25

2400 69,3+3,0 4-5 >25

Кампсис 1800 25,1+1,9 1 <25

укореняющийся 2200 44,7+2,2 1 <25

2400 93,4+4,1 2-3 >25

В условиях светло-каштановых почв наиболее засухоустойчивые растения саженцев кустарников (кизильник блестящий и шиповник Бегге-ра) способны поддерживать ростовые процессы при оросительных нормах- 1800, менее засухоустойчивые (бирючина обыкновенная и снежноягодник белый) - 2200, влаголюбивые (кампсис укореняющийся) - 2400 м3/га за сезон.

7. ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КУСТАРНИКОВ В ОЗЕЛЕНИТЕЛЬНЫХ ПОСАДКАХ ЗАСУШЛИВОГО РЕГИОНА 7.1. Декоративные достоинства кустарников. При подборе ассортимента кустарников, предназначенных для создания полифункциональных озеленительных посадок, необходим учет длительности проявления их

декоративных признаков. Декоративность видов в течение вегетационного периода определяется сезонной окраской ствола и ветвей, листьев, цветов, плодов и их формой (таблица 6).

Таблица 6 - Длительность проявления декоративности кустарников

Виды кустарников Оценка декоративности (баллы) и длительность эстетического воздействия (в месяцах) Обобщенная оценка (рейтинг)

цветки плоды листьев ствол и ветви крона

форма окраска

Mahonia aquifolium 6x1 5x2 6x12 6x3 2x12 5x12 190 (1)

Rosa rugosa 5x1 6x2 4x4 3x1 2x12 4x12 120 (2)

Spiraea vanhouttei 6x1 3x2 4x4 3x1 2x12 5x12 115 (3)

Cotoneaster lucidus 4x1 5x2 4x4 6x1 2x12 4x12 108 (4)

Philadelphus schrenkii 6x1 2x2 3x4 3x1 2x12 4x12 97 (5)

7.2. Повышение декоративной долговечности кустарников. Длительность декоративного использования кустарников в насаждениях можно регулировать приемами обрезки, которая проводится с учетом биологических особенностей растений. Научное обоснование обрезки и омоложения кустарников в зеленых насаждениях проведено на материалах по долговечности стволов, длительности верхушечного нарастания скелетных осей и способности их формировать оси возобновления от своего основания, на самом стареющем стебле, а также на подземных корневищах и корнях. Эти признаки были использованы при разработке мероприятий по продлению жизненного цикла кустарников. Было установлено, что долговечность кустарников в сухой степи выше, чем у деревьев, поскольку надземная часть кустарников обновляется побегами возобновления.

7.3. Влияние кустарниковых посадок на мелиоративное состояние светло-каштановых почв. Исследования показали, что насаждения из адаптированных декоративных кустарников оказывают влияние на химические и физические свойства светло-каштановых супесчаных почв. Наибольшие прибавки гумуса получены под насаждениями с участием кустарников семейств ГаЬасеае, Ло.ъасеае. За 30-летний период воздействия насаждений образовалась лесная подстилка толщиной до 2-3 см, уве-

личилось содержание гумуса и азота в сопоставлении с контрольными показателями (рисунок 5). 3,5

йй 3

ей

£2,5 S

S- 2

ш

S

х is

S '

S- 1

О 0,5 О

0-10 10--30 30-50 50-75 75-100

Рисунок 5 — Влияние состава озеленительных насаждений на содержание гумуса светло-каштановых почв

7.4. Критерии подбора и ассортимент перспективных кустарников для различных типов озеленительных посадок в засушливом регионе. Создание устойчивых зеленых насаждений в условиях урбанизированных ландшафтов засушливой зоны невозможно без правильно подобранного видового состава растений. Одним из приемов оздоровления и повышения декоративности элементов озеленения является расширение разнообразия кустарников путем создания из них различных типов посадок -массивов, групп, солитеров, аллей, живых изгородей.

Оценка биологического потенциала, декоративных достоинств и учет особенностей роста кустарников позволили выработать следующие рекомендации:

низкорослые кустарники (Amygdalus nana, Chaenomeles maulei, Sor-baria pallasii, Spiraea japónica, Rosa rugosa) целесообразно использовать в садово-парковых группах и бордюрах, окаймляющих площадки, газоны, дорожки, цветники; среднерослые кустарники (Spiraea vanhouttei, Sympho-ricarpos albus, Physocarpus opulifolius) рекомендуются для групповых посадок и в живые изгороди для выполнения декоративной и ограждающей функций; высокорослые кустарники (Philadelphus caucasicus, Forestiera

- — --контроль (без лесный участок)

насаждение из

караганы,

пузырника

■ насаждение из жимолости

neo-mexicana, Rhodotypus kerrioides, Ligustrum vulgare, Cotoneaster lucidus, Berberís nummularia, Br. vulgaris var. purpurea, Br. canadensis) можно использовать в качестве солитера как акцент ландшафтной композиции, садово-парковых групп, массивов и свободнорастущих или формованных живых изгородей; древовидные кустарники (Crataegus korolkowii, Sambucus racemosa, Amelanchier spicata, Philadelphus schrenkii) оптимальны для аллей по обеим сторонам пешеходных дорог, высоких живых изгородей, групповых и одиночных посадок.

Применение в озеленительных посадках адаптированных колючих и стелющихся кустарников различной высоты (Crataegus, Mahonia, Chaenomeles, Rosa, Berberís) и создание из них ремиз, служащих укрытием для животных и удобным местом гнездования птиц, играет важную роль при адаптивном природопользовании. Такие кустарниковые посадки необходимы для поддержания экологического равновесия в городских ландшафтах засушливого региона. Оптимальная структура экосистемы достигается за счет расширения разнообразия биологических компонентов среды, экологически и морфологически специализированных растений, полезной орнито- и энтомофауны. Преимущество широкого использования кустарниковой жизненной формы в засушливых регионах (сухой степи и полупустыне) обусловлено большей устойчивостью, долговечностью и общей адаптацией к экстремальным условиям, чем деревья.

8. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ САЖЕНЦЕВ КУСТАРНИКОВ ДЛЯ ОЗЕЛЕНЕНИЯ

Экономическое обоснование и разработка мероприятий по обогащению объектов озеленения населенных пунктов кустарниками направлены на повышение биоразнообразия и базируются на выращивании и введении в культуру адаптированных декоративных видов. Опыт выращивания кустарников показал, что стандартный посадочный материал можно получать с использованием ресурсосберегающих технологий. Плановое получение растений с минимальными затратами на орошение и уход достигается использованием осеннего посева, при котором всходы эффективнее используют тепловые и водные ресурсы и растения

достигают стандартных размеров при экономическом эффекте 114800 руб. / га (рисунок 6).

17%

8 102пЗв4п5в6а7п8

I - прочие затраты, 2 - услуги, 3 - посевной материал, 4 - содержание основных средств, 5 - удобрения минеральные и органические, средства защиты растений, 6 - оплата труда с начислениями, 7 -затраты на воду, 8 - организация производства и управления Рисунок 6 - Структура материально-денежных затрат при выращивании посадочного материала

Уровень рентабельности производства стандартного посадочного материала кустарников составляет 216, 264 % и зависит от технологии выращивания (таблица 7).

Таблица 7 - Экономическая эффективность выращивания посадочного материала

Показатели Полив

напуском ВА1ЛЖ КАВДвТАК Е 41

Выход посадочного материала на 1 га, шт. 40000 40000

Затраты труда на 1 саженец, чел,- ч. 0,040 0,036

Произведено валовой продукции на 1 чел,- ч. 1750,0 1931,53

Стоимость продукции на 1 р. расходов, руб. 3,16 3,64

Себестоимость 1 саженца, руб. 22,10 19,23

Цена реализации 1 саженца, руб. 70,00 70,0

Чистый доход (руб.) на:

- 1 га 1916000,00 2030895,07

-1 саженец 47,90 50,77

Уровень рентабельности, % 216 264

Таким образом, выращивание стандартных саженцев кустарников при новом режиме орошения позволяет снизить себестоимость посадочного материала на 15%.

выводы

1. Установлено, что основными лимитирующими климатическими факторами, влияющими на рост и развитие кустарников в сухой степи, являются частое повторение засух и низкая влагообеспеченность, экстремальные минимальные (-37°С) и максимальные температуры (+42°С).

2. Дпя озеленения территорий сухостепного региона представляют ценность кустарники всех классов роста, имеющие широкий ареал произрастания: древовидные (высота более 3 м), высокорослые (от 2 до 3 м), сргднерослые (от 1 до 2 м), низкорослые (до 1 м). В результате опыта интродукции установлено, что 86,7 % видов ресурса кустарников имеют высокую степень толерантности к низким температурам, они в условиях Волгоградской области зимуют без повреждений побегов.

3. Комплексная оценка интродуцированных кустарников к засухе по эколого-физиологическим показателям позволила определить их пригодность для выращивания в экстремальных условиях засушливого региона. Виды, у которых водный дефицит в засушливый период не превышал 24 %, сохраняли нормальный'ритм развития и не проявляли видимых признаков повреждения; виды, водный дефицит которых выше 31% - характеризовались снижением декоративности (подсыханием, преждевременным осыпание цветов, листьев, плодов).

4. Данные по состоянию коллоидно-осмотических свойств протоплазмы и элементам их водного режима позволяют распределить кустарники по группам с учетом степени их засухоустойчивости. Виды, перспективные дпя озеленения в Волгоградской области, обладают высокой (относительный выход электролитов 1,64±0,04) и средней (2,50±0,05) степенью устойчивости клеточных мембран к обезвоживанию.

5. Установлено, что характер цветения и плодоношения кустарников зависит от гидротермических условий. У ксерофитных видов по годам наблюдаются стабильные показатели по цветению (2009 г. - 4,74; 2010 г. --1,51) и плодоношению (4,60; 4,39) во всех возрастных категориях. Виды 3 группы реагируют на угнетающее действие экстремальных условий в острозасушливый период года и имеют выраженный характер уменьшения показателей по сравнению с 1 и 2 группами, растения которые хорошо приспособлены к воздействию стрессовых температур.

6. Декоративные достоинства кустарников наиболее полно проявляются в оптимальных условиях произрастания и определяются длительно. 20

стью эстетического воздействия. Наибольший рейтинг в течение года наблюдается у вечнозеленых растений (магония падуболистная - 190 баллов). Лучшим проявлением декоративных качеств в вегетационный период отличаются наиболее адаптированные виды.

7. Древовидные кустарники достигают максимального декоративного эффекта к 8-10 годам. Их внешний облик маловыразителен в раннем возрасте по сравнению с низко- и среднерослыми кустарниками этого возраста.

8. Введение кустарников в озеленительные посадки урболандшафтов создает пейзажно-красочный эффект на объектах озеленения во время цветения, плодоношения, осенней окраски. Установлено, что у 43,3% изученных кустарников (Crataegus, Rhodotypus, Sorbaria, Forestiera, Philadelphus, Chaenomeles и др.) преобладают желтые тона осенней окраски. У 46,7 % кустарников преобладают красные, оранжевые и пурпурные тона осенней окраски листьев.

9. По особенностям роста саженцев кустарников и напряженности водного режима по коллоидно-осмотическим свойствам протоплазмы листьев рассчитана оптимальная влажность корнеобитаемого слоя почвы. Для засухоустойчивых видов (относительный выход электролитов 1,551,78) она составляет 60 %, средне засухоустойчивых (2,27-2,81) - 70 %, влаголюбивых (2,99-3,83) - 80% HB.

10. Для питомников Волгоградской области (Ергенинско-Сарпинс-кий лесомелиоративный район) разработаны нормы орошения с применением BAUER RAINSTAR Е 41: для наиболее засухоустойчивых растений {Cotoneaster lucidus и Rosa rugosa) - 1800, менее засухоустойчивых (Ligu-strum vulgare и Symphoricarpos albus) - 2200, влаголюбивых {Sorbaria pal-lasii, Philadelphus caucasicus) - 2400 м3/га за сезон.

11. Выявлено, что кустарниковые насаждения влияют на химические и физические свойства светло-каштановых почв. Более сильное воздействие на накопление агрономически ценных агрегатов оказывают насаждения в возрасте 25-30 лет. Под смешанными насаждениями наблюдается увеличение гумуса на 1,3 % (слой 0-20 см).

12. Проведенные исследования дают основание рекомендовать для озеленения сухостепных урболандшафтов мобилизацию новых видов, обладающих хорошими ксеротермическими признаками и высокими адаптационными способностями, из Ирано-Туранской и Циркумбореальной областей Голарктического флористического царства.

13. Экономическое обоснование выращивания посадочного материала кустарников показало преимущество использования осеннего срока посева семян с применением современной оросительной техники типа BAUER RAINSTAR Е 4L Уровень рентабельности производства стандартного посадочного материала повышается на 48%, годовой экономический эффект составляет 114800 руб./га.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. С целью озеленения элементов садово-паркового ландшафта Волго-Донского, Волго-Уральского, Ергенинско-Сарпинского лесомелиоративных районов рекомендуются для партерных участков Forsythia ovata, Spiraea vanhouttei, Philadelphus schrenkii; для разреженных мелколистных и светлохвойных насаждений лесного или паркового типа - Symphoricarpos albus, Ligustrum vulgare, Sambucas racemosa, Sorbaria pallasii; для открытых сухих и бесплодных участков, опушек защитных насаждений - Cara-gana turkestanica, Berberís canadensis, Cotoneaster lucidus; опушек лесного или паркового типа - Viburnum lantana.

2. В садово-парковые группы и бордюры, окаймляющие площадки, газоны, дорожки, цветники рекомендуется вводить низкорослые кустарники (Amygdalus nana, Chaenomeles maulei, Sorbaria pallasii, Spiraea japónica, Rosa rugosa). Для групповых посадок и создания живых изгородей, выполняющих декоративную и ограждающую функцию, перспективными являются среднерослые кустарники {Spiraea vanhouttei, Symphoricarpos albus, Physocarpus opulifolius).

3. В качестве солитера как акцента ландшафтной композиции садово-парковых групп, массивов и свободно растущих или формованных живых изгородей рекомендуются высокорослые кустарники {Philadelphus caucasicus, Forestiera neo-mexicana, Rhodotypus kerrioides, Ligustrum vulgare, Cotoneaster lucidus, Berberís nummularia, Br. vulgaris var. purpurea, Br. canadensis).

4. Древовидные кустарники {Crataegus korolkowii, Sambucus racemosa, Amelanchier spicata, Philadelphus schrenkii) рекомендуются для аллей, по обеим сторонам пешеходных дорог, высоких живых изгородей, групповых и одиночных посадок на урбанизированных территориях.

5. С целью продления жизненного цикла кустарников в засушливых условиях рекомендуется глубокая омолаживающая обрезка (посадка на

пень) в возрасте 20-25 лет, а для улучшения их декоративной долговечности обрезку следует проводить в зависимости от особенностей побегообразования с учетом нормативных указаний.

6. Маточники кустарников для озеленения урболандшафтов засушливого региона целесообразно закладывать в декоративных питомниках с привлечением адаптированного видового, формового и сортового материала коллекционных фондов ФГУП «Волгоградское» ВНИАЛМИ РАСХН.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

Статьи в научных рецензируемых журналах по перечню ВАК Минобрнауки РФ

1. Григоров М.С., Семенютина A.B., Костюков С.М. Управление режимом орошения при выращивании посадочного материала в аридной зоне // Труды Кубанского ГАУ. - 2009,- №6(21). - С. 149-153.

2. Семенютина A.B., Костюков С.М. Адаптация кустарников и перспективы их применения в рекреационно-озеленительных насаждениях засушливой зоны // Вестник ИрГСХА. - 2011. - №. 44. - ч. 1. - С. 122-130.

Статьи в других научных изданиях

3. Семенютина A.B., Рулев A.C., Костюков С.М. Биоразнообразие древесных растений и перспективы его использования в ландшафтах Волгоградской области // Роль и место агролесомелиорации в современном обществе: Матер. Междунар. науч.-практ. конф.- Волгоград, 2007. - С. 184-189.

4. Семенютина A.B., Богданов A.B., Костюков С.М., Хужахметова А. 111, Храповицкий С.С. Особенности мобилизации и выращивания интро-дуцентов для защитного лесоразведения и озеленения населенных пунктов //Лесное хозяйство Поволжья: Матер. Междунар. науч.-практ. конф. - Саратов: Научная книга, 2007. - Вып. 7. - С. 123-128.

5. Повышение биоразнообразия кустарников в рекреационно-озеленительных насаждениях засушливого пояса России: научно-методические рекомендации / К.Н. Кулик, И.П. Свинцов, A.B. Семенютина... С.М. Костюков. - М.: Россельхозакадемия, 2008. - 64 с.

6. Семенютина A.B., Костюков С.М. Перспективы рекреационного использования лесных экосистем в условиях урболандшафтов засушливого региона // Город. Лес. Отдых. Рекреационное использование лесов на урбанизированных территориях. - М.: Т-во науч. изданий КМК, 2009. - С. 196-198.

7. Семенютина A.B., Костюков С.М., Хужахметова А.Ш. Концептуально-методологические аспекты обновления зеленого фонда Мамаева

Кургана // Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство: современные проблемы: Матер. Междунар. науч.-практ. конф. - Воронеж, 2009.-С. 185-189.

8. Семенютина A.B., Костюков С.М. Влияние интродуцентов на мелиоративное состояние почв // Мелиорация и водное хозяйство XXI века. Наука и образование: Матер. Междунар. науч.-практ. конф. - Горки: Белорусская гос. с.-х. академия, 2009. - С. 268-271.

9. Семенютина A.B., Костюков С.М. Проблемы интродукции и рационального использования древесных видов в засушливых условиях // Проблемы интродукции и рационального использования растительных ресурсов: Матер. Междунар. науч.-практ. конф. - Ставрополь, 2009. - С. 175-178.

10. Методические указания по семеноведению древесных интродуцентов в условиях засушливой зоны / A.B. Семенютина, ... С.М. Костю-кое. - М.: Россельхозакадемия, 2010. - 56 с.

11. Костюков С.М. Особенности побегообра^овательной способности декоративных кустарников // Экологическая оптимизация регионального хозяйства.- Урюпинск, 2011. - С. 102-103.

12. Костюков С.М. К вопросу выращивания интродуцированных кустарников в условиях светло-каштановых почв // Экологическая оптимизация регионального хозяйства,- Урюпинск, 2011. - С Л 04-105.

13. Костюков С.М. Ресурсосберегающие технологии при выращивании кустарников на питомниках // Защитное лесоразведение в РФ: Матер, междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 80-летию ВНИАЛМИ. - Волгоград: ВНИАЛМИ, 2011. - С. 379-381.

14. Семенютина A.B., Костюков С.М. Оценка биологического потенциала кустарников и перспективы их применения в озеленении урбо-ландшафтов засушливой зоны // Проблемы сохранения лесов и увеличения лесистости территории, перспективы развития и содержания зеленых на-саядений: Матер, междунар. науч.-практ. конф. - Актобе: Изд-во ТОО «Центр оперативной печати», 2011. - С, 177-184.

Подписано в печать 5 01.2012. Формат 60><84 1/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 2. ФГБОУ ВПО ВГСХА ИПК «Нива». Адрес: 400002. г. Волгоград, пр. Университетский, 26.

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Костюков, Сергей Михайлович, Волгоград

61 12-6/192

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Россельхозакадемии (ГНУ ВНИАЛМИ Россельхозакадемии)

На правах рукописи

КОСТЮКОВ СЕРГЕИ МИХАИЛОВИЧ

БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АССОРТИМЕНТА КУСТАРНИКОВ ДЛЯ ОЗЕЛЕНЕНИЯ УРБОЛАНДШАФТОВ

НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

Специальности 06.03.03 - Агролесомелиорация, защитное лесоразведение и озеленение населенных пунктов, лесные пожары и борьба с ними

06.01.02 - Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Диссертация

на соискание учёной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

академик РАСХН, доктор технических наук, профессор Григоров М. С.

доктор сельскохозяйственных наук Семенютина А. В.

Волгоград 2012

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................. 4

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА............................... 9

1.1 .Опыт интродукции кустарников для защитного лесоразведения и озеленения arpo- и урболандшафтов сухой степи.................. 9

1.2. Биоэкологический анализ интродукционных ресурсов

кустарников засушливого региона........................................ 17

2. ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ................................................................. 22

2.1. Климатические ресурсы, почвы и их лесопригодность.................. 22

2.2. Растительность и лесомелиоративное районирование.................... 31

2.3. Особенности погодных условий в годы исследований............... 35

3. ПРОГРАММА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ........ 42

3.1. Программа работ, схема опытов....................................................... 42

3.2. Объекты и методика исследований................................................... 43

4 ОЦЕНКА БИОЛОГИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА КУСТАРНИКОВ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ОЗЕЛЕНЕНИЯ.................................................... 51

4.1. Закономерности роста и развития кустарников в условиях интродукции................................................................... 51

4.2. Толерантность кустарников к низким температурам................. 65

4.3. Отношение различных видов к стрессовым климатическим гидротермическим факторам.............................................. 68

5. ОСОБЕННОСТИ ЦВЕТЕНИЯ И ПЛОДОНОШЕНИЯ КУСТАРНИКОВ ПРИ ИХ КУЛЬТИВИРОВАНИИ В СУХОЙ СТЕПИ............ 77

5.1. Характер цветения и плодоношения в засушливых условиях..... 77

5.2. Доброкачественность семян и результативность

семенного размножения.................................................... 83

6 РЕЖИМ ОРОШЕНИЯ ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА КУСТАРНИКОВ В АРИДНОЙ ЗОНЕ..................... 90

6.1. Разработка режима орошения саженцев

с учетом экологической пластичности растений....................... 90

6.2. Развитие саженцев при различных нормах орошения............... 96

7 ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КУСТАРНИКОВ В ОЗЕЛЕНИТЕЛЬНЫХ ПОСАДКАХ ЗАСУШЛИВОГО РЕГИОНА.... 100

7.1. Декоративные достоинства кустарников................................ 100

7.2. Повышение декоративной долговечности

кустарников................................................................ 10£

7.3. Влияние кустарниковых посадок на мелиоративное

состояние светло-каштановых почв...................................... 116

7.4. Критерии подбора и ассортимент перспективных кустарников для различных типов озеленительных посадок

в засушливом регионе...................................................... 120

8 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫРАЩИВАНИЯ САЖЕНЦЕВ КУСТАРНИКОВ ДЛЯ ОЗЕЛЕНЕНИЯ...................... 129

ВЫВОДЫ............................................................................ 134

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.......................................... 136

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................... 138

ПРИЛОЖЕНИЯ....................................................ко

ВВЕДЕНИЕ

В Нижнем Поволжье, где отсутствуют естественные лесные экосистемы, большой научный и практический интерес представляет озеленение населенных пунктов и лесомелиоративное обустройство территории. Деревья в сухой степи недолговечны, поэтому важная роль здесь отводится кустарникам, хотя они в настоящее время недостаточно широко применяются [57]. Повышение биоразнообразия кустарников в озеленении засушливого региона - это комплекс мероприятий и приемов повышения устойчивости насаждений и урболандшафтов, который включает подбор и введение в экосистемы адаптированных и декоративных видов. Чем разнообразнее и сложнее структура озеленительных насаждений, тем выше их устойчивость.

По мнению многих авторов, формирование полноценно функционирующих зеленых насаждений включает разнообразие типов посадок с участием кустарников, создание непрерывной системы озеленительных территорий, которые способны противостоять воздействию экстремальных факторов среды, антропогенной нагрузке и обладать многофункциональностью [68, 70,119,124, 162, 163, 165 и др.].

Актуальность проблемы. Урболандшафты Нижнего Поволжья характеризуются неполночленным составом зеленых насаждений, который представлен в основном видами родов Ulmus, Populus, Fraxinus, Acer [75, 143, 167, 170]. Повышение экологической устойчивости и долговечности озеленительных посадок и реализация специфических ландшафтно-архитектурных замыслов вызывает необходимость в использовании адаптированных декоративных кустарников.

Повышение биологического разнообразия зеленых насаждений и расширение их функциональных возможностей в засушливых регионах посредством введения адаптированных кустарников и внедрения ресурсосберегающих технологий весьма эффективны в аспекте озеленения населенных пунк-

тов. Актуальность обусловлена недостаточной изученностью возможностей адаптации и мобилизации кустарников для озеленения и улучшения мелиоративного состояния урболандшафтов в условиях дефицита водных ресурсов.

Исследовательская работа выполнена в соответствии с тематическим планом Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации Россельхозакадемии (№ Госрегистрации - 01.2.00611912) в рамках подготовки аспирантов на базе ВНИАЛМИ (2007-2011 гг.).

Цель и задачи исследований. Цель работы - биоэкологическая оценка и выявление наиболее ценных и устойчивых видов декоративных кустарников для широкого их использования в озеленении населенных пунктов Нижнего Поволжья.

Достижение указанной цели предполагало решение следующих задач:

- оценка биологического потенциала кустарников для озеленения урболандшафтов в засушливых условиях;

- выявление лимитирующих факторов роста, формирования габитуса и побегообразовательной способности кустарников в сухой степи и полупустыне;

- определение спектра декоративных достоинств и длительности их проявления у кустарников;

- оценка влияния состава кустарников на мелиоративное состояние светло-каштановых почв;

- разработка режимов орошения при выращивании стандартного посадочного материала кустарников разных экологических групп;

- обоснование экономической эффективности выращивания саженцев кустарников для озеленения урболандшафтов засушливого региона.

Объектами исследований являлись 30 видов кустарников различного географического происхождения и возраста, произрастающих в коллекциях ГНУ Всероссийского НИИ агролесомелиорации (ФГУП «Волгоградское» и Нижневолжская станция по селекции древесных пород ВНИАЛМИ РАСХН).

Научная новизна. В процессе исследований были установлены факторы, лимитирующие развитие габитуса и побегообразовательную способность кустарников в различном возрасте и определены адаптационные возможности 30 видов кустарников по устойчивости протоплазмы к обезвоживанию. С учетом класса роста кустарников, их засухо- и морозоустойчивости, проявления декоративных достоинств разработаны принципы подбора перспективных видов для различных типов озеленительных посадок. Выявлены пригодные экотопы и мелиоративная роль кустарников. Разработаны режимы орошения, предназначенные для экономии расхода водных ресурсов при выращивании посадочного материала.

Обоснованность и достоверность результатов обеспечена комплексными экспериментальными исследованиями, объемом работ и использованием современных методов компьютерной обработки данных биометрических, эдафических и метеорологических наблюдений. Результаты исследований достоверны на 95 % уровне значимости.

Практическая значимость работы определяется возможностью применения методических разработок и предложений автора по адаптированному ассортименту кустарников для разных объектов озеленения урболанд-шафтов, подтвержденной актами внедрения, дипломом ВВЦ (2009) и получением Премии администрации Волгоградской области (2009). Прикладные разработки автора вошли также в научно-методические указания «Повышение биоразнообразия кустарников ...» (2008) и «Методические указания по семеноведению древесных интродуцентов в условиях засушливой зоны» (2010). Ресурсосберегающие технологии и разработанные нормы орошения рекомендованы для внедрения в питомниководство. Основные положения, выносимые на защиту: - оценка биологического потенциала кустарников в Нижнем Поволжье, позволяющая выявить закономерности их адаптации к засушливым условиям;

- экономный режим орошения при выращивании стандартного посадочного материала кустарников разной степени засухоустойчивости;

- влияние озеленительных посадок кустарников на мелиоративное состояние светло-каштановых почв;

- практические рекомендации по подбору ассортимента перспективных кустарников для различных типов озеленительных посадок в засушливом регионе;

- экономическая эффективность выращивания саженцев кустарников для озеленения урболандшафтов засушливого региона.

Личный вклад. Автором самостоятельно разработаны программа, определены методы и проведены лабораторные и полевые исследования. Осуществлен сбор, обработка и анализ экспериментального материала, подготовка статей для публикаций. Обоснованы основные теоретические положения диссертационной работы; выводы и предложения производству. В своей работе автор использовал материалы других исследователей прошлых лет для выявления динамики процессов роста и развития кустарников.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований доложены на международных научно-практических конференциях «Роль и место агролесомелиорации в современном обществе» (Волгоград, 2006); «Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в РФ» (Волгоград, 2008), а также на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Декоративное садоводство России: состояние, проблемы, перспективы» (Сочи, 2011), на круглом столе «Экологическая оптимизация регионального хозяйства» (Волгоград, 2011) и научно-практической конференции «Город. Лес. Отдых. Рекреационное использование лесов на урбанизированных территориях» (Москва, 2009) и заседаниях научно-технического совета отдела биологии древесных пород ВНИАЛМИ (2007-2011 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе две статьи в изданиях, рекомендованных решением Президиума ВАК Минобрнауки России. Общий объём опубликованных работ составляет 9,8 п.л., из них лично соискателем 3,1 п.л. В статьях, написанных в соавторстве, доля участия автора составляет 53,4 %.

Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, 8 глав, выводов, предложений производству, списка литературных источников из 220 наименований, из них 12 на иностранных языках и 8 приложений. Основной текст изложен на 157 страницах и иллюстрирован 40 таблицами, 37 рисунками.

За помощь в организации и проведении исследований выражаю искреннюю признательность и благодарность своим научным руководителям: доктору технических наук, академику РАСХН М.С. Григорову и доктору сельскохозяйственных наук A.B. Семенютиной, а также всем сотрудникам отдела биологии древесных пород В1ЖАЛМИ и многим другим.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Опыт интродукции кустарников для защитного лесоразведения и озеленения arpo- и урболандшафтов сухой степи

Защитное лесоразведение и озеленение arpo- и урболандшафтов, получившие широкий размах в степной зоне страны, включая крайние по своим лесорастительным условиям сухостепную и полупустынную зоны, многие авторы рассматривают как значительный эксперимент по введению деревьев и кустарников [6, 11, 14, 24, 67, 69, 110, 119, 125, 126, 135, 137, 147, 158, 164].

Эта работа развертывалась и проходила в своеобразной обстановке под непосредственным влиянием практических запросов на ее содержание, направление и результаты. На первом этапе степное лесоразведение нуждалось в постоянном пополнении и улучшении видового состава [6, 14, 32, 109, 119, 135, 136, 187, 194, 199, 201].

Интродукция, по мнению многих авторов, играет важную роль, как метод увеличения биоразнообразия степных, полупустынных и пустынных аг-ро-и урболандшафтов [6, 13,43,49, 95, 111, 119, 121, 135, 154, 171, 199,218]. В биологической науке она означает первичное введение в культуру дикорастущего растения [43, 103, 111, 116, 121, 142, 209 и др.].

Под интродукцией следует понимать целенаправленную деятельность человека по введению в культуру в данном естественноисторическом районе новых родов, видов, сортов и форм растений или перенос их из природы в культуру [121].

Интродукция деревьев и кустарников в сухостепном Поволжье началась в 50-60 годах XIX столетия. Первый проект облесения калмыцких степей (в основном), был составлен в 1845 году Астраханской палатой Государственных имуществ. Под посадки выбирались наиболее подходящие места по долинам рек, балкам, где высаживались деревья и незначительное число ви-

дов кустарников: Robiniapseudoacacia, Gleditischia triacanthos, Quercus robur, Acer negundo, A. platanoides, A. tataricum, Fraxinus lanceolata, F. exelsior, виды Populus и Salix, Morus alba, Rhus glabra,, Lonicera tatarica и др. К этому периоду относится облесение Элистинской, Яшкульской, Тингутинской дач на Ергенях.

Наиболее значительные опыты по созданию лесных защитных насаждений в сухостепной зоне были предприняты в конце 19 века после экспедиций и работ В.В. Докучаева [67]. Большое внимание в этот период уделяется закреплению песков. Начало этой работы было положено в г. Камышине Волгоградской области.

Всероссийским НИИ агролесомелиорации (ВНИАЛМИ), как головным институтом в области лесоразведения, проведена значительная экспериментальная работа по интродукции древесных и кустарниковых растений [49, 51, 52,67,95,109,135,167,206].

На Нижневолжской станции по селекции древесных пород ВНИАЛМИ РАСХН (бывший Камышинский опорный пункт) интродукция кустарников была начата с первых дней организации здесь лесного казенного питомника. В 1902 году на питомнике площадью 3 га наряду с деревьями - Betula pendula, Acer platonoider, Tilia cordata, Fraxinus exselsior, Ulmus были высеяны и семена кустарников - Lonicera tatarica, Caragana arborescens, Ribes aureum и ДР- [65].

К концу 1914 года общая площадь культур около питомника достигала 197,5 га, из которой 109,7 га - Quercus robus, Acer negundo, A. platanoides, Betula pendula, Robinia pseudoacacia, Morus alba и видами Populus. Из кустарников высаживались: Lonicera tatarica, Caragana arborescens, Amorpha frutcosa, Eleacagnus angustifolia, Ribes aureum.

Как выяснилось в последствии, не все виды, которые высаживались в культуры, были устойчивы к неблагоприятным условиям. Необходимо было предварительное их испытание. С этой целью по инициативе Н.И. Сус стал

закладываться дендрарий. Семена и сеянцы выписывались из ботанических садов и питомников различных почвенно-климатических зон. Из полученных семян были выращены сеянцы и проведены первые посадки на коллекционном участке [14, 65].

В 1931 году в Камышине было собрано 43 вида деревьев и кустарников. Весной 1931 года под руководством Н. И. Сус, а позднее П. JI. Никитина был официально заложен дендрарий. В 1934 году коллекция деревьев и кустарников достигла 134 видов, в 1939 году коллекция увеличилась в 2,5 раза , 62 % которой составили кустарники. К 2002 году на площади дендрария 7,5 га произрастает 186 видов кустарников 67 родов 19 семейств [14, 143].

В 1950 году закладывается дендрарий в условиях засушливой зоны (Самарская область, Поволжская АГЛОС), где работы проводились под руководством и при непосредственном участии И.И. Крылова. Растения высажены рядами по 10 и более каждого вида, с 1970 по 1975 гг. научные исследования в дендрарии проводил Б. А. Мухаев. В нем прошли испытание 343 вида, среди них 65 % составляют кустарники, которые рекомендованы для использования в различных типах лесных насаждений, в том числе и в озеленительных посадках [200].

В связи с переводом ВНИАЛМИ в г. Волгоград на выделенном ему участке в 1962 году под руководством профессора П. И. Чернявского был заложен на площади 24 га дендрарий. Посажен по садовому типу 4x4 м, полив 2-х кратный за вегетацию [201]. К 2002 году в нем произрастало 255 видов кустарников, относящихся к 59 родам и 20 семействам [143, 164]. Многие виды родовых комплексов кустарников рекомендованы для защитного лесоразведения и озеленения населенных пунктов засушливой зоны [14, 20, 58, 134, 160,161, 164].

Самый молодой дендрарий расположен в Алтайском крае (ЗападноСибирский филиал ВНИАЛМИ). Его площадь 5 га. Закладка проводилась А. А. Долгих в 1977 году. Растения расположены биогруппами по 15-20 штук

каждого вида. В Кулундинском дендрарии интродуцировано 99 видов кустарников из 17 семейств, 44 родов [164].

Наиболее распространены в коллек�