Требования дикорастущих плодовых растений к почвенно-экологическим условиям на техногенных землях кабардино-балкарии

На техногенных землях Кабардино-Балкарской республики (КБР) наблюдается широкое видовое разнообразие дикоплодовых пород, представленное такими видами растений, как алыча, абрикос обыкновенный, облепиха крушиновая, шиповник, мушмула германская, груша кавказская, яблоня лесная, боярышник однопестичный, кизил, терн. Одной из важнейших функций перечисленных растений является их «пионерность», то есть способность первыми поселяться на грунтах с несформировавшимся почвенным покровом.

С учетом того, что плоды дикоплодовых пород хорошо поедаются дикими животными и птицами, а также употребляются человеком для пищевых и технических нужд, изучение их в условиях техногенных ландшафтов является актуальной многоплановой задачей современной биологической рекультивации.

Ценность дикорастущих плодовых и ягодных растений определяется не только вкусовыми качествами, но и содержанием питательных и, главным образом, биологически активных веществ, благодаря которым они обладают целебными свойствами, а именно количеством аскорбиновой кислоты, Р-активных полифенолов, каротиноидов и других витаминов, микроэлементов, пектиновых веществ.

Качество плодов, их пищевая и лечебная ценность обусловлены и местами произрастания. Плоды растений привычной климатической зоны имеют наибольшую ценность для организма человека. Местные плоды и ягоды лучше усваиваются, не нарушая естественных функций органов, и способствуют самовыздоровлению.

Наряду с высокой биохимической ценностью урожая дикоплодовых культур в качестве сырья для питания, важную роль имеют сами растения. Заросли дикоплодовых в свою очередь являются местом расселения множества животных и птиц, чем представляют интерес для промысловой охоты.

Таким образом, исходя из многосторонней ценности дикоплодовых культур, вытекает необходимость исследований, направленных на изучение биологических особенностей роста и развития дикоплодовых пород на техногенных землях КБР. Разнообразные функции растений проявляются с позиций естественного восстановления нарушенных территорий и рекреации в районах распространения основных представителей плодовых и ягодных растений естественной флоры. С целью отбора продуктивных дикоплодовых пород имеет значение учитывать их биологические и хозяйственные особенности в определенных агроклиматических условиях техногенного ландшафта. Эта актуальность усиливается требованиями охраны ценных генотипов, способных выживать и развиваться в условиях сформированных и формирующихся земель, нарушенных горнотехническими работами.
Объекты и методы исследований. На территории Кабардино-Балкарской республики на 01.01.2015 г. разведано и используется свыше 50 различных объекта природного сырья, которые расположены по всему региону и их площадь составляет более 1000 га [6].

Это месторождения по добыче песка, песчано-гравийной смеси, глин, вулканического туфа, вулканического пепла и бентонитовых глин. Объектами исследований являются дикорастущие плодовые растения, естественно произрастающие на этих участках, которые расположены в различных зонах и районах КБР [2].

Опытные участки расположены в 7 районах (Прохладненском, Урванском, Баксанском, Зольском, Чегемском, Черекском и Эльбрусском) республики и находятся в следующих условиях: по природным зонам – в степной, предгорной, лесогорной, горно-степной; по типу местности – на равнине, в предгорье и горах; по типу климата – в континентальном и умеренно-континентальном; по высоте над уровнем моря – от 150…200 до 1100…1300 м, различных почвенных разностях; по норме осадков – от 300…350 до 600…700 мм/год; по коэффициенту увлажнения – от 0,6 до 1,4 и по среднегодовой изотерме – от + 3 до + 12^оС.

Изучение процессов естественного формирования дикоплодовых пород на техногенных землях в Кабардино-Балкарии состояло из выполнения двух основных параметров: теоретического и практического.

В теоретический блок входило решение задач, таких как раскрытие природно-климатических и экологических характеристик района исследований. По отчетам и документациям геологоразведочных организаций и добывающих предприятий устанавливались нарушенные земли КБР. Впоследствии была произведена их оценка и определены конкретные участки, на которых в дальнейшем проводились тщательные полевые исследования.

При выполнении практических работ использовались существующие методики по изучению состояния и роста дикоплодовых пород в условиях нарушенных земель, с закладкой пробных площадей [3].

При определении состояния и роста дикоплодовых пород на опытных участках закладывались пробные площади размером (20 х 25; 50 х 100; 25 х 40 м и т.д.), обеспечивающие учет не менее 200 шт. растений.

Методом сплошного перечета и обмера растений на пробной площади устанавливались вид, количество, состояние (отличные, хорошие, здоровые, неудовлетворительные и погибшие), высота, диаметр на высоте 1,3 м и у шейки корня, прирост и др.

Диаметр штамба растений определялся штангенциркулем или мерной вилкой с точностью до 0,5 см, высота измерялась мерной рейкой или высотомером с точностью до 5 или 10 см. Все показатели заносились в полевые журналы, которые в последующем обрабатывались методом вариационной статистики с применением современных компьютерных программ. Оценка различия среднеквадратических отклонений определялась по критерию Фишера. Статистическая обработка данных выполнялась с использованием прикладных программ EXCEL, STATISTICA с установлением средней величины, ошибок, точности и достоверности опыта [1].

Пробные площади закладывались в различных частях откосов техногенных земель (верхняя, средняя, нижняя и по дну), склонов (северная, южная, восточная и западная экспозиции), почвогрунтов и технических смесей, по высоте над уровнем моря, природных зонах и т.д.

Следовательно, для каждой зоны характерен свой состав дикорастущих плодовых растений, хотя отдельные породы могут встречаться в разных зонах. Поселение и развитие дикоплодовых пород во многом зависит от вскрышных пород и свойств почвогрунтов (табл. 1).

на техногенных землях КБР

Порода	Возраст, лет	Количество, шт./га	Высота, м	Диаметр, см	Прирост, см по высоте
					текущий	средний
Песчано-гравийная смесь
Алыча	12	145	3,20,14	10,70,48	29,2	26,6
Облепиха крушиновидная	15	182	3,30,13	11,10,49	23,0	22,0
Орех грецкий	8	29	2,90,12	7,40,36	39,6	36,2
Яблоня лесная	11	112	3,10,15	9,00,41	28,2	28,1
Глины
Алыча	12	234	3,80,16	11,80,55	31,6	31,6
Шиповник	11	218	1,50,07	3,20,14	28,0	13,6
Шелковица черная	13	149	5,00,22	14,40,71	46,3	38,4
Абрикос обыкновенный	10	41	3,50,15	10,60,47	40,0	35,0
Облепиха крушиновидная	16	244	3,50,17	14,70,59	26,6	21,9
Груша кавказская	13	77	3,50,17	13,20,53	32,9	26,9
Вулканический туф
Мушмула германская	31	362	5,50,24	15,20,71	19,2	17,7
Шиповник	12	360	1,60,07	5,00,23	30,1	13,3
Груша кавказская	21	107	6,30,27	21,20,95	31,4	30,0
Лещина обыкновенная	14	198	4,20,19	13,30,65	36,1	30,0
Вулканический пепел
Алыча	16	125	3,70,16	14,10,52	28,0	23,1
Мушмула германская	18	77	3,90,16	16,80,82	22,4	21,6
Шиповник	13	67	1,60,07	3,40,12	27,9	12,3
Боярышник однопестичный	22	64	5,50,22	19,50,74	25,0	25,0
Груша кавказская	21	52	5,90,25	19,10,80	29,2	28,0
Яблоня лесная	12	55	3,30,14	12,00,55	27,0	27,5
Лещина обыкновенная	16	178	4,80,22	16,00,67	32,4	30,0

Лучшие показатели роста у большинства дикорастущих плодовых растений отмечены в предгорной зоне КБР, на высоте 500-550 м над уровнем моря. Это месторождения вулканического туфа и вулканического пепла, где показатели высоты и диаметра выше в 1,1…2 раза. Закрепление склонов карьеров в первую очередь происходит облепихой крушиновой, мушмулой германской и боярышником однопестичным.

Разница показателей высоты облепихи крушиновой на всех месторождениях не столь значительна. Но все-таки они выше на месторождениях песчано-гравийной смеси и глин (табл. 1).

Общей закономерностью для всех дикорастущих плодовых растений является меньшие показатели среднего ежегодного прироста в высоту, чем текущего, доходящие до 2,3 раз. Особенно эти различия хорошо прослеживаются по шиповнику. Это говорит о том, что на истощенных нарушенных землях дикорастущие плодовые культуры в первые годы жизни растут медленней, чем в последующие. Сказывается слаборазвитая корневая система и недостаток увлажнения.

В результате обследования и определения процессов естественного зарастания выявлены 14 видов дикорастущих плодовых пород, произрастающих на техногенных землях КБР. Лучшие показатели отмечены у облепихи крушиновой, шиповника и терна. Эти виды растений неплохо переносят недостаток влаги, морозоустойчивы и нетребовательны к почвенному плодородию. У них самая высокая суммарная оценка пригодности для биологической рекультивации техногенных ландшафтов КБР. Неплохие показатели имеют алыча и при достаточном увлажнении лещина обыкновенная (табл. 2).

Можно с уверенностью отметить, что лучшими условиями местопроизрастания растений в большинстве случаев отличаются затененные склоны, чем освещенные, нижние участки карьерных откосов.

Таблица 2 – Почвенно-экологические требования дикорастущих

плодовых пород

Виды	Фактические условия
	Кислотность			Мало- плодо- родные почвы	Засухо- устой- чивость	Тене- вынос-ливость	Морозо- устой-чивость	оценка (+;0;-)
	Кис	Нтр	Щел.
Абрикос обыкновенный	-	+	х	+	+	-	х	+3;х2;-2
Алыча	-	+	х	+	+	х	х	+3;х3;-1
Боярышник однопестичный	-	х	+	-	+	-	х	+2;х2;-3
Груша кавказская	х	+	+	х	х	х	х	+2;х5
Калина обыкновенная	х	+	+	х	-	х	х	+2;х4;-1
Кизил	-	+	+	х	+	х	х	+3;х3;-1
Лещина обыкновенная	х	+	+	-	-	х	+	+3;х2;-2
Мушмула германская	-	х	-	-	х	+	х	+1;х3-3
Облепиха крушиновая	х	+	+	+	х	х	+	+4;х3
Орех грецкий	-	+	х	-	х	-	-	+1;х2;-4
Терн	х	+	+	+	+	х	+	+5;х2;
Шелковица черн	-	+	+	-	х	х	х	+2;х3;-2
Шиповник	+	+	+	+	+	х	+	+6;х1
Яблоня лесная	-	+	х	х	+	х	+	+3;х3;-1

+ – оптимальное; 0 – среднее; - – негативное

Особенно трудно приживается растительность на крутых участках склонов с выступающей наружу материнской породой.

Условия произрастания растений на склонах отвалов и карьерах, а также по дну очень разнообразны. В течение суток происходит изменение температурного режима воздуха и почвы. В дневное время в нижней части склона, в летние месяцы (июнь-август) температура приземного воздуха в малооблачные дни на 2-2,5⁰ С бывает выше, чем в верхней части склона.

В ночное время наоборот, в верхней части склона на 1-1,5⁰ С теплее, чем в нижней. Это объясняется тем, что в дневное время ветер (скорость которого в верхней части склонов в 2-2,5 раза больше, чем в нижней) обдувает верхнюю часть, а при северной и северо-восточной адвекциях охлаждает поверхность почвы и приземный воздух. В ночное время холодный воздух как более плотный, стекает с верхней части вниз к подножью склона. Поэтому самая большая суточная амплитуда температур приземного воздуха наблюдается у подножья и наименьшая в верхней части склона. Нижняя часть склона по запасам продуктивной влаги превышает верхнюю.

Различные условия увлажнения на склонах оказывают значительное влияние на рост корневой системы дикоплодовых пород. Корневая система у 3- летней облепихи крушиновой в нижней части склона по массе в 2 с лишним раза превосходит корневую систему растений, растущих в верхней части склона (табл. 3).
Таблица 3 – Масса корневой системы 3-летней облепихи крушиновой

в различных частях склонов

Следовательно, корни у древесных растений на склонах развиваются мощнее в условиях с лучшей влагообеспеченностью.

Закономерности в росте корневой системы на различных частях склона дают возможность судить о степени пригодности почвенных условий для дикоплодовых пород и говорят о необходимости дифференцированного ухода за ними.

На нарушенных землях дикоплодовые породы в пределах небольшой территории, но с неодинаковой конфигурацией, встречают различный комплекс климатических и природных факторов. Каждый из них в отдельности или сочетании с другими специфически воздействует на древесные растения и кустарники [8].

Склоны южной и смежных экспозиций получают больше солнечной радиации, они лучше освещены, являются более теплыми, и в то же время менее увлажненными, чем противоположные склоны. По дну карьеров режим влажности в почве несколько лучше, чем на склонах. Это объясняется как поверхностным, так и подпочвенными стоками воды в период выпадения осадков [4].

В основном лучшими условиями местопроизрастания отмечены склоны восточной и северной экспозиций, где показатели древесных растений на 12,9…194,8% выше, чем на западной и южной экспозициях. А западный склон является лучшим для роста растений в сравнении с южным.

Перспективными для закрепления склонов горных отвалов признаны древесные породы и кустарники, обладающие корнеотпрысковой способностью. В заселении антропогенных беспокровных субстратов отмечается участие таких пород. В наших условиях это, прежде всего: терн, облепиха крушиновая, шиповник, лещина обыкновенная и калина обыкновенная.

Лучшие показатели количества корневых отпрысков имеет терн. Произрастая на месторождениях глин и вулканических туфов, у терна отмечено 10,8…13,6 штук корневых отпрысков от одного маточного куста, в том числе однолетних 2,1…2,8 штук. В карьерах вулканических туфов у терна зафиксировано в 1,3 раза больше корневых отпрысков, чем в карьерах по добыче глин.

Хорошие показатели корнеотпрысковой способности наблюдаются у облепихи крушиновой. Наибольшее количество отпрысков замечено в карьерах песчано-гравийной смеси – 9,6 штук, из них однолетних 1,5 штук. В глинистом карьере корневых отпрысков меньше в 2,3 раза. Наименьшее их количество в карьере бентонитовых глин, в сравнении с карьером песчано-гравийной смеси, разница составляет 3,2 раза.

Высокие лесомелиоративные свойства облепихи – способность давать корневые отпрыски, поселяться на свежих песчаных и каменистых почвах, какими располагают вышеназванные участки, благополучно переносить частичное оголение корневой системы, наличие азотфиксирующих клубеньков – позволяют использовать ее, как основную породу при рекультивации земель, вышедших из промышленного использования [10]. Такие насаждения могут быть дополнительным источником сбора ценных плодов [7].

Корневая система шиповника состоит из корней и корневищ (подземный побег). Разрастаясь в стороны, корневище дает корнеотпрысковые побеги и кусты, взаимосвязанные между собой, впоследствии образуя куртины разной величины. Придаточные корни возникают по всей подземной длине корневищ, что дает положительный эффект в закреплении склонов отвалов и карьеров. Характерной особенностью шиповника является наличие большого количества молодых побегов, что обеспечивает самоомолаживание куртин. Лучше всего корневые отпрыски шиповник дает в карьерах вулканического пепла – 9,1 штук. Несколько меньшее количество – 8,6 штук корневых отпрысков отмечено в карьерах вулканических туфов, что 1,1 раз меньше. Количество однолетних отпрысков в этих карьерах одинаково и составляет 0,7 штук. В карьерах глин отпрысков меньше в 2,1 раз. Менее всего корневых отпрысков шиповника отмечено в карьере бентонитовых глин. В сравнении с другими месторождениями разница составляет от 1,4 до 3,3 раза (табл. 4).

Таблица 4 – Корнеотпрысковая способность дикоплодовых пород

на месторождениях КБР

№ п/п	Порода	Месторождение	Среднее количество корневых отпрысков от 1-го растения
			всего	в т. ч. 1-летних
1	Калина обыкновенная	глина	2,8	---
2	Лещина обыкновенная	вулканический туф	4,3	0,7
		вулканический пепел	4,7	0,9
		бентонитовые глины	2,5	---
3	Облепиха крушиновая	песчано-гравийная смесь	9,6	1,5
		глина	4,2	0,6
		бентонитовые глины	3,0	0,3
4	Терн	глина	10,8	2,1
		вулканический туф	13,6	2,8
5	Шиповник	глина	4,0	0,4
		вулканический туф	8,6	0,7
		вулканический пепел	9,1	0,7
		бентонитовые глины	2,8	0,2

На месторождениях КБР калина обыкновенная распространена незначительно. В карьерах глин у калины имеется 2,8 штук корневых отпрысков от одного куста, где однолетние отпрыски не наблюдаются.

В результате исследований корнеотпрысковой способности дикорастущих плодовых растений, прослеживается некоторая закономерность и тенденция в распространении корневых отпрысков. На развитие корнеотпрысковой способности древесных пород и кустарников не оказывают особого влияния влажность и плодородие почвогрунтов. Можно отметить, что лучшие показатели количества корневых отпрысков отмечены на рыхлых и легких субстратах. На таких грунтах развитие и распространение корневой системы растений происходит несколько интенсивней, что видно по появлению на них корневых отпрысков (рис. 1).
%, корневых отпрысков

Рис. 1. Распространение корневых отпрысков дикоплодовых пород

по видам добываемого сырья
На представленной диаграмме показано, что больше всего корневые отпрыски распространяются в карьере песчано-гравийной смеси. На данном карьере количество корневых отпрысков составляет 32,0%, от общего количества корневых отпрысков на всех исследуемых месторождениях. В карьерах по добыче глин корневых отпрысков меньше в 1,8 раз, а их доля равна 17,8%. Дикоплодовые породы в карьерах глин корневыми отпрысками размножаются слабее, чем на прочих месторождениях.

В карьерах вулканического туфа и вулканического пепла основной корнеотпрысковой породой является шиповник. Здесь также произрастает лещина обыкновенная, которая обладает корнеотпрысковой способностью, хотя количество корневых отпрысков у лещины ниже почти в 2 раза в сравнении с шиповником. Количество корневых отпрысков в карьерах вулканического пепла у шиповника выше на 5,6%, чем в карьерах вулканического туфа.

По результатам проведенных исследований установлено, что распространение корневых отпрысков зависит от биологических особенностей растений и условий произрастания. Большую роль в процессе развития корневых отпрысков играет почвогрунт. На легких грунтах корнеотпрысковая способность растений проявляется лучше, на тяжелых хуже. Поэтому при создании дикоплодовых насаждений на нарушенных землях необходимо индивидуально подходить не только к видам растений, но и к каждому конкретному участку техногенного ландшафта. Надо учитывать взаимное влияние почвы на растение и особенности создаваемых культур, то есть их отношение к влаге, теплу, свету, дыму, газу, малоплодородным почвам и прочим экологическим факторам [9].

Естественное распространение дикорастущих плодовых растений на техногенных землях служит ясным и простым показателем их потенциальной способности расти в данных, конкретных условиях. Это явление можно считать сигналом для проведения биологической рекультивации земель, нарушенных горнотехническими работами.

2. Лучшие состояние и характеристика дикоплодовых пород отмечаются в нижних частях карьерных откосов, где их показатели в 1,1…5,0 раз превышают верхние части, только облепиха крушиновая не имеет столь выраженных различий.

3. Дикорастущие плодовые растения предпочитают склоны северной и восточной экспозиций. По сравнению с западной и южной экспозициями эти различия достигают 293,5 %.

4. Перспективными для закрепления склонов горных отвалов признаны дикоплодовые породы, обладающие корнеотпрысковой способностью.

5. Распространение корневых отпрысков зависит от биологических особенностей растений и условий произрастания. Большую роль в процессе развития корневых отпрысков играет почвогрунт. На легких грунтах корнеотпрысковая способность растений проявляется лучше, на тяжелых хуже.

6. При создании защитных насаждений на техногенных землях необходимо индивидуально подходить не только к видам растений, но и к каждому конкретному участку техногенного ландшафта.

2. Минерально-сырьевая база строительной индустрии Российской Федерации. Том 44. Республика Кабардино-Балкария // Комитет РФ по геологии и использованию недр. Российский федеральный геологический фонд. – М., 1994 – С. 27-34.

3. Моторина, Л.В. Комплексные экологические исследования как основа разработки технологии рекультивации земель // Экологические основы рекультивации земель. – М., 1985. – С. 19-25.

4. Панков, Я.В. Оптимизация техногенных ландшафтов Кабардино-Балкарской республики / Я.В. Панков, И.Н. Алиев, З.Х. Хамарова // Лесотехнический журнал. – Воронеж, 2014. – Том 4, №2 (14). – С. 7-17.

5. Расулов, А.Р. Расчет влагозапасов в почве по агроклиматическим показателям / А.Р. Расулов // Материалы науч.- практич. конф. посвященной 25-летию КБГСХА. Секция «Агрономические науки». – Нальчик, 2006. – С. 27-28.

6. Сводный отчет о рекультивации земель, снятии и использовании плодородного слоя почвы в КБР за 2011 г. // Государственный земельный комитет РФ КБР. – Нальчик, 2012. – 2 с.

7. Шаталов, В.Г. Рекомендации по выращиванию облепихи крушиновой в условиях предгорий Копетдага / В.Г.Шаталов, Я.В.Панков, А.Н.Дюков, В.Е.Боев. – Минск, 1991. – 9 с.

8. Kaar E., Kiviste. maavarade kaevandamide ja puistangute rekultiveerimine Eestis // Tartu, 2010. – 444 lk.

9. Kohnke, H. The reclamation of coal mine spoils // Advances in agronomy. – 1950. – №2. – S. 317-349.

10. Singh, V. geographical Adaptation and Distribution of Seabuckthorn (Hippophae L.) // Resources. In: Seabuckthorn (Hippophae L.): A Multipurpose wonder plant. Vol. I (V. Singh et al., Eds., 2003) – P. 21-34.