Актуальной и общемировой тенденцией в развитии сельского хозяйства является формирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия, обеспечивающих увеличение объемов производства экологически безопасной продукции. Эти вопросы остро стоят в регионах со сложными агроклиматическими условиями. Здесь деградированные территории занимают значительные площади и нуждаются в создании искусственных лесоплодовых насаждений с участием адаптированного селекционного ассортимента многоцелевого назначения, устойчивых к стресс-факторам [1].

Учитывая современные вызовы, обогащение дендрофлоры малолесных регионов хозяйственно ценными кустарниками является важным инструментом в решении задач национальных проектов «Экология», «Наука» в части региональных программ по сохранению биоразнообразия, формированию комфортной окружающей среды для проживания населения и увеличению природно-ресурсного потенциала деградированных ландшафтов. Вековой опыт интродукции позволил значительно расширить перспективный ассортимент адаптированных хозяйственно ценных деревьев и кустарников для защитного лесоразведения и озеленения [1]. Некоторые авторы [2, 3] указывают, что под влиянием деструктивных факторов абиотического и биотического характера происходят значительные потери по хозяйственно-экономическим признакам.

Особое место в ассортименте могут занимать устойчивые к комплексу неблагоприятных условий зимнего периода субтропические растения. Среди дикорастущих популяций Нижнего Поволжья унаби (Zizyphus jujubа), лещины (Corylus pontica) отсутствуют [3]. Стратегическое направление обогащения защитных лесных насаждений субтропическими древесными растениями, как и другими, экономически важными видами, заключается в их эффективной эксплуатации и закладке новых площадей из адаптированных видов, форм и сортов.

Цель исследований: определить эколого-хозяйственный потенциал субтропических растений (на примере унаби, фундука) для обогащения деградированных ландшафтов сухостепного региона.

Материалы и методы исследования

Объекты исследований – видовое и сортовое разнообразие представителей субтропических кустарников (шесть сортов Zizyphus jujubа и три сорта Corylus pontica), интродуцированных в Волгоградскую область (стационарный опыт с 1998 г., площадь 0,30 га, площадь питания 24,0 м2, каштановые и светло-каштановые почвы).

Учитывая специфику выполняемых функций искусственных лесных насаждений в Нижнем Поволжье, к ассортименту деревьев и кустарников предъявляются особые требования для мобилизации и оценки перспектив растений для введения в культуру [1].

Изучение адаптации субтропических растений с учетом лимитирующих факторов, анализа критических периодов для роста, развития, цветения и плодоношения базировались на примере изучения сортов Corylus, Zizyphus jujubа в системе «генотип – среда» [2].

Выявление сходства климатических показателей Волгоградской области и ареалов распространения проводилось на основе сравнительного анализа материалов метеостанций по элементам климата [4]. Эксперимент выполнялся в полевых и лабораторных условиях по методике сортоизучения [5]. Сортовая принадлежность образцов описывалась и фото фиксировалась в онтогенезе. Ежегодно измерялись характеристики: высоты, диаметра, ширины кроны. Степень повреждения растений в зимнее время определялась ежегодно в конце мая по 8-балльной шкале (рис. 1).

В летний период (июнь – август) изучались показатели состояния растений и их водного режима [4]. Достоверность экспериментальных данных подтверждалась статистической обработкой с использованием компьютерных программ. При подборе сортов для искусственных насаждений на первое место выходят параметры: устойчивости к стресс-факторам и таксационных показателей представителей Corylus, Zizyphus jujubа. Предпочтение отводится видам и сортам, у которых минимальны потери при воздействии негативных условий.

Рис. 1. Фотофиксация процесса промораживания образцов растений

Результаты исследования
и их обсуждение

Для выделения зимостойких сортов субтропических растений проведен анализ погодных условий в зимние периоды. Он показал, что количество дней с амплитудой суточных температур более 15 °С составило: один (январь 2006, 2009, 2015; февраль 2006, 2008, 2015, 2017; декабрь 2001, 2002, 2009) и два дня (январь 2003, декабрь 2016 г. Для 2006 г. (последняя декада февраля) амплитуда суточных температур составила более 20 °С. По показателям среднемесячной температуры зимнего периода выделены наиболее холодные (январь, февраль 2006, январь 2007 г.) и теплые месяцы (февраль 2002, 2016, декабрь 2010 г.).

Распределение зимних месяцев по количеству дней с положительными и отрицательными суточными температурами воздуха за период 2001–2018 гг. представлено на рис. 2.

Установлены значения низких температур, оказывающие деструктивное влияние на субтропические кустарники в полевых условиях и методом промораживания образцов растений (табл. 1).

Таблица 1

Толерантность сортов Zizyphus jujubа к низким температурам

Рис. 2. Распределение зимних месяцев по показателям положительных
и отрицательных среднесуточных температур воздуха

Таблица 2

Оценка пигментного комплекса субтропических растительных организмов

Примечание. * В числителе – среднее значение и стандартное отклонение значений; в знаменателе – минимальное и максимальное значения.

Рис. 3. Плодовая продуктивность и качественная характеристика сортов фундука

Пигментный комплекс отвечает за адаптацию организмов к стресс-факторам [6–8]. Установлено, что значения пигментного комплекса (хлорофилл а + б, флавоноиды, антоцианы) в течение вегетационного периода варьируют в зависимости от сорта растений [9, 10].

Засухоустойчивые сорта характеризуются большей стабильностью пигментного комплекса при относительной влажности воздуха (16–19 %) и повышенных температурах (до +39 °C) (табл. 2).

Морфологические параметры листьев определяют адаптацию ассимиляционного аппарата к факторам среды. Отмечена тесная связь между количественным содержанием пигментов в листьях растений и их биологическими особенностями (структурная организация листа, толщина, площадь). Установлена разная отзывчивость пигментов на действие стресс-факторов [10].

Оценка репродуктивной способности показала, что Президент и Черкесский-2 отличаются лучшими показателями плодовой продуктивности (рис. 3).

Установлены пределы экологической толерантности субтропических растительных организмов к хлоридному засолению (вегетационный опыт).

Заключение

Изучение эколого-хозяйственного потенциала Zizyphus jujubа, Corylus и дальнейшее использование полученных результатов позволяет:

– формировать искусственные насаждения разной конструкции (ажурная, плотная, продуваемая) с учетом моделей развития крон изучаемых видов и сортов;

– увеличить количество адаптированных видов (сортов) в рассматриваемых условиях;

– создать дополнительные площади насаждений за счет посадок по границам землепользования; вокруг садов и виноградников, оврагов, на склонах;

– получить дополнительную продукцию (плоды, перга, древесина и др.);

– улучшить почвенное плодородие за счет положительной мелиоративной роли представителей Corylus, Zizyphus jujubа;

– сохранять и развивать коллекционный фонд субтропических культур;

– создание маточных насаждений для производства стандартного посадочного материала для обеспечения нужд и потребностей населения.

Исследования выполнены по теме Государственного задания № 0713-2019-0004 Федерального научного центра агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук (ФНЦ агроэкологии РАН).