Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Ксеротермический режим климата Нижнего Поволжья определяет аридную направленность формирования растительности. Район исследований располагается в пределах сухостепной, полупустынной и пустынной зон, где климатические условия далеко не равноценны [1, 5, 6]. Для рационализации природопользования всех типов защитных лесонасаждений (полезащитных, противоэрозионных, пастбище-мелиоративных, рекреационных и др.), используемых при хозяйственном освоении деградированных территорий с низкой лесистостью, одной из ключевых проблем является состав их дендрофлоры и разработка теоретических основ мобилизации исходного материала. Количественное и качественное расширение разнообразия древесных видов и формирование защитных лесонасаждений разного целевого назначения оптимизирует их экотопическую и антропогенную пластичность [10, 11].

Материалы и методы исследований

Комплексность почвенного покрова совместно с рельефом местности обусловливает разделение территории на экотопы с различными лесорастительными условиями, причём различия в режимах экотопов определяются в основном почвенными условиями, так как климат более или менее однороден на обширных территориях. А изменения мезо- и микрорельефа местности предопределяют перераспределение осадков и тем самым формирование строго определённых типов почв. Таким образом, рельеф местности может служить индикатором экотопов с различными режимами и, следовательно, с различными лесорастительными условиями. Районы исследований различаются по типу почв, количеству осадков, континентальности, сумме активных температур (табл. 1).

Таблица 1

Абиотические показатели природных районов

Распределение лесов неравномерно по лесомелиоративным районам: лесистость Волго-Донского сухостепного района 5,0–5,8 %, Волго-Уральского сухостепного 3,4–5,0, Ергенинско-Сарпинского полупустынного 3,2–0,22, Черноземельско-Прикаспийского пустынного 0,2. В рамках Федеральной программы развития агролесомелиоративных работ России необходимо довести лесистость региона до 20 % [1, 2, 3, 9]. Для преодоления принципиальных разногласий и разработки объективных воззрений на проблему следует дифференцировать обогащение дендрофлоры с учетом лимитирующих факторов роста и развития растений и эколого-экономического эффекта; осуществлять специальные эксперименты на модельных объектах в различных экологических условиях; обобщать и глубоко анализировать всю поступающую информацию [10].

Основным методом обогащения дендрофлоры является создание искусственных ценозов путем введения в культуру хозяйственно-ценных деревьев и кустарников, формирования из них лесонасаждений различных типов – озеленительных, полезащитных, овражно-балочных, пастбищезащитных и др. [3, 8, 9]. Обогащение дендрофлоры при ландшафтном обустройстве проводят расширением биологического и генетического разнообразия во времени и пространстве; созданием многоярусной структуры; чередованием комплексов (лесополоса, поле, водоем, луг и т.д.); дифференцированным подбором экономически выгодных деревьев и кустарников. Подбор растений определяет целевое назначение насаждений: рекреационные, почвозащитные, почвоулучшающие, санитарно-гигиенические, ремизные и другие, – которое регламентирует почвенно-климатические условия, совокупность ценных признаков и свойств растений и особенности природоохранных мероприятий.

Результаты исследования и их обсуждение

Начало защитного лесоразведения в Нижнем Поволжье относится к 50-м годам ХIХ столетия. Первый проект облесения Калмыцких степей был составлен в 1845 г. Астраханской палатой Государственных имуществ. В этот период были созданы Элистинская, Яшкульская, Тингутинская дачи на Ергенях, Козловская, Торопатинская дачи на водораздельных сыртах. Большое внимание уделялось закреплению песков. Были созданы сосновые массивы в Арчеде, Обливской, г. Камышине (Волгоградская обл.). В 30-х годах XX в. широкий размах получило защитное лесоразведение в степной зоне, а за последние годы оно распространилось и в районы сухой степи и полупустыни. В настоящее время в Нижнем Поволжье в защитных насаждениях различных типов применяются 78 видов, гибридов и форм деревьев и кустарников, относящихся к 22 семействам и 45 родам. По жизненным формам они распределяются следующим образом: 45 видов деревьев и 33 вида кустарников (табл. 2).

Таблица 2

Коллекционный фонд деревьев и кустарников в защитных насаждениях Нижнего Поволжья

Наибольшее распространение получили 8 видов деревьев (Qиеrсus robur L., Fraxinus lапсеоlata Воrkh., Robinia рsеиdоасасiа L., Веtulа репdula Roth, Асеr рlаtaпоidеs L., Асеr пеgипdо L., Ulmus pumila L., Е1аеаgпиs аngustifolia L.) и 6 видов кустарников (Ribes aureum Pursh, Lonicera tatarica L., Саrаgапа аrbоrеsсеns Lат., Атоrрhа fruticosa L., Соtinus соggуgriа Sсор., Sатbисus rасетоsа L.). Самое большое количество видов (44) сосредоточено в полезащитных, садозащитных полосах в зоне сухих степей на южных черноземах, темно-каштановых почвах и на орошаемых землях, т.е. на лучших в лесо-растительном отношении. В овражно-балочных насаждениях на этих же почвах встречается 32 вида (Аrтeniаса vulgaris Lаm., Асеr tatariсит L., Ulmus laevis Раll., Ulmus carpinifolia Rupp. Ex Suckow, Сеrаsиs frиtiсоsа Раll., Маlus sуlvеstris (L.) Мill., Рrипus divariсаta Ledeb., Руrus соттиnis L. и др.). На песках и песчаных почвах произрастает 9 видов (Рinus sуlvеstris L., Рinus pallasiana D. Don, Рinus ponderosa Dougl., Татаriх rатоsissima Ledeb., Татаriх lаха Willd., Саlligonum aphyllum (Раll.) Guегkе, Saliх саsрiса Раll., Rоsа сапinа L., Рориlus пigra L.). В зоне полупустыни на светло-каштановых и бурых почвах в полосах встречаются те же виды, что и в сухой степи. Количество их значительное (37), причем 21 вид и кустарника.

Наибольшее количество видов происходит из лесных и лесостепных районов Евразийского континента и Северо-Американского материка – Асеr пеgипdо L., Асеr рlataпоides L., Веtulа репdula Rоth., Frахinus ехсеlsior L., Fraxinus lапсеоlаtа Воrkh., Lariх sibiricaа Ledeb., Рinus silvestris L., Qиеrсиs robur L., Тilia соrdata L., Ulmus carpinifolia Rupp. Ex G., Ulmus laevis Раll. и др.. Эти виды могут расти в условиях богары на темно-каштановых, погребенных почвах, но лучше всего на орошаемых почвах. Из горных районов Средней Азии, США, Кавказа происходит 23 % видов (Glеditsia triacanthos L., Jиniреrиs virginiana L., Robinia рsеиdoасасiа L., Ribes аиrеит Риrsh., Атоrрhа frиtiсоsа L., Grataegus korolkowii L. Henry.); 11 % – из степных, сухостепных и полупустынных районов Евразийского континента (Саlligопит арhуllит Раll, Наlохуlоп аphllum Bunge, Саrаgапа аrbоrеsсепs L., Татаriх rатоsissimа L. и др.). При анализе роста и состояния деревьев и кустарников, наиболее часто встречающихся в защитных насаждениях, было отмечено, что все они характеризуются быстрым ростом и развитием в молодом возрасте, очень ранним вступлением в стадию плодоношения (3–5 лет), быстрым старением.

Предельный возраст большинства пород на зональных почвах в сухой степи (южные черноземы, темно-каштановые, каштановые почвы) 30–40 лет. До 50 лет доживают единичные экземпляры. В местах с дополнительным увлажнением некоторые виды – Qиеrсиs rоbиr, Асеr рlatапоides, Frахinus ехсеlsior, Рinus sуlvеstris – живут до 60–70 лет (Козловская дача, Камышинский опорный пункт). Но в этом возрасте Quercus robur суховершинит, а у Fraxinus excelsior и Acer platanoides почти прекращается прирост. В полупустыне на светло-каштановых почвах долговечность этих же видов значительно снижается. Максимальный их возраст не превышает 20–30 лет. Даже при близком уровне грунтовых вод в возрасте 45–55 лет у всех видов наблюдается расстройство крон, суховершинность. Интродукция деревьев и кустарников для защитных лесных насаждений разного целевого назначения позволяет решать конкретные задачи агроэкологического регламента, связанные с проблемой опустынивания и деградации почв [6, 10, 11]. Столетний опыт интродукции в аридном поясе России показал, что из нескольких тысяч испытанных деревьев и кустарников здесь способны успешно произрастать чуть более 300 видов. Среди них есть виды, дающие лекарственное и техническое сырье, кормовые, плодовые, медоносные, фитонцидные растения, немало лесомелиоративных пород.

Со временем некоторые интродуцированные виды стали плодоносить, давать корневые отпрыски. Размножение интродуцентов без помощи человека привело к инвазии, т.е. самовольному распространению, образованию новых растительных сообществ с участием экзотов, внедрению их в местные фитоценозы, а в некоторых случаях даже вытеснению аборигенов. Неконтролируемый процесс натурализации может привести к значительным нарушениям в местных фитоценозах, особенно это характерно для травянистой растительности. Деревья и кустарники размножаются медленно, и их самопроизвольное распространение можно приостановить. Поэтому одной из современных задач обогащения дендрофлоры аридных территорий является регламентация работ по интродукции и внедрению растений экономически важных групп, которые не засоряют территорий [7, 9].

С другой стороны, интродукция обеспечивает биоразнообразие и является важнейшим способом повышения продуктивности деградированных агроэкосистем. Роль интродукции деревьев и кустарников для лесомелиоративных целей несомненна. В Нижнем Поволжье широко используется возможность введения в культуру новых кормовых растений. За последние годы здесь было испытано большое количество кормовых растений из природной флоры [1, 8]. С целью мобилизации растений для пастбищного лесоразведения на деградированных землях изыскивали высокоурожайные виды и формы кормовых растений, обладающих широкими приспособительными возможностями в новых условиях, отличающихся устойчивым урожаем кормовой массы, хорошей поедаемостью, быстрым отрастанием весной и после стравливания, равномерностью созревания семян, дружностью их прорастания [5, 6, 8]. Представители семейств Ephedraceae, Роlуgопасеае, Сhепороdiасеае прошли длинный путь эволюции и адаптации к экстремальным условиям аридной зоны и являются перспективными и солеустойчивыми растениями (табл. 3). При переносе растений в новые районы граница их успешной интродукции обусловлена сухостью (влажностью) и температурой воздуха, количеством осадков и другими факторами в различные периоды вегетации.

Для успешной мобилизации ресурсов проводился анализ ареалов полукустарниковых и кустарниковых видов семейства Chenopodiaceae. Эти виды распространены в пределах Голарктического царства, в Ирано-Туранской и южной части Циркумбореальной областей, преимущественно в полупустынных и пустынных районах (табл. 4). Минимальные температуры в ареале распространения видов семейства –30...–35 °С, максимальные 40...50 °С. Почвы варьируют от средне- и легкосуглинистых слабо- и среднезасоленных с количеством осадков 200–400 мм до песчаных и супесчаных с количеством осадков 110–160 мм. Kochia prostrata и Camphorosma lessingii занимают более северные районы. Salsola richteri, S. paletzkiana, Haloxylon persicum, S. orientalis имеют более широкую амплитуду и распространены как в центральной, так и в северной частях Ирано-Туранской области.

Анализ географической среды и экологии видов позволяет прогнозировать особенности роста и развития, которые необходимы как основа для введения растений в культуру. Подбор видов для практического использования следует проводить с учетом экологических законов, на основании которых функционируют искусственно созданные экосистемы в засушливых условиях (рисунок).

Таблица 3

Характеристика кустарников и полукустарников, перспективных для осенне-зимних пастбищ юго-востока России

Таблица 4

Почвенно-климатическая характеристика районов интродукции и ареалов кормовых растений

Схема мобилизации ресурсов хозяйственно-ценных растений

Для формирования интродукционных ресурсов для целей защитного лесоразведения сбор исходного материала следует проводить в Ирано-Туранской и Циркумбореальной областях Голарктического флористического царства, где произрастают растения, обладающие хорошей адаптивностью к ксеротермическим условиям.

Заключение

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 агроэкосистем является их лесомелиорация и обогащение дендрофлоры.

Природно-климатические условия засушливого пояса России малоблагоприятны для лесоразведения, поэтому необходимо обоснованно подходить к обогащению дендрофлоры региона. Актуальность повышения биоразнообразия дендрофлоры значительно возросла в связи с необходимостью рационализации природопользования, борьбы с засухой и опустыниванием.

В обогащении растительными ресурсами имеются нежелательные последствия экологического характера. В защитном лесоразведении накопилось достаточно фактов, свидетельствующих о том, что расселение растений часто приводит к нарушению естественного хода ценогенеза. Некоторые случайно занесенные виды ведут себя порой достаточно агрессивно. В связи с развитием стихийной интродукции отмечаются факты дичания завезенных растений. Трансформация ландшафтов с деградацией и обеднением растительности приводит к возрастанию числа адвентивных растений местной флоры. Мобилизация растительных ресурсов для защитных лесных насаждений, проводимая без достаточного научного обоснования, создает опасность появления новых агрессивных адвентивных видов, способных нарушать природную среду.

Расширение дендрофлоры аридных территорий решает комплекс биологических, природоохранных и технологических задач, направленных на сохранение, восстановление, непрерывное использование компонентов биологического разнообразия, повышение ресурсного потенциала и формирование оптимальных условий для проживания населения.

Cовременные аридные экосистемы – это вторичные антропогенные образования, в которых продуктивность значительно понижена по сравнению с потенциальными ресурсами тепла, влаги, минерального питания и т.д. В связи с этим, рациональное природопользование основывается на:

– более полном использовании экологического и биологического потенциала жизненных форм, видов, экотипов растений;

– экологически разумных вложениях антропогенной энергии в технологии создания адаптивных культур фитоценозов.