Поиск

Методологические основы и методы изучения экологических условий произрастания многолетних растений
16.08.2015

Философские аспекты биологии, составной частью которой является взаимосвязь между экологическими условиями и растением, в настоящее время приобретает все большее значение. Широкое применение методов смежных наук позволяет сделать биологические знания более точными, а существующие в живой природе закономерности раскрыть и отразить в количественных показателях. Естественно, это требует резкого увеличения объема информации и использования современных средств ее сбора и обработки.
Уровень развития биологической науки дает возможность переходить от решения частных задач к общим, от простого — к сложному. В этой связи все более широкое применение в биологическом познании находят системный подход и кибернетическое моделирование. Применение системного подхода в научном познании, в том числе и в развитии почвоведения, агроклиматологии как научных дисциплин не ново. Ho в последнее время эта методологическая основа получила новое развитие. В нашей стране, как и за рубежом, ведется интенсивная разработка логики и методологии системных исследований, общей теории систем, а также философских аспектов, связанных с системным подходом, позволяющим увидеть простое в сложном, всю систему в целом и роль в ней каждого объекта. В агроэкологических средах комплекс внешних условий выражается множеством часто взаимосвязанных показателей. Из их множества следует отобрать те, которые независимы и наиболее важны для описания существующих закономерностей. В моделировании агроэкологических систем большое значение имеет также выбор тех факторов, которые можно выразить количественно.
Почва как один из важнейших компонентов агрофитоценоза представляет собой специфическую, открытую, саморегулирующуюся систему, тесно связанную с условиями внешней среды, возделываемой культурой и хозяйственной деятельностью человека. Если рассматривать систему "климат — почва — многолетнее плодовое растение", то в изучении ее в настоящее время широко используются географический и почвенно-биологический подходы.
Географический метод позволяет учесть особенности роста, продуктивности и долговечности плодовых растений в различных почвенно-климатических условиях. Неотъемлемой и важной частью этого подхода является обоснование типичности почвенно-климатических условий места проведения исследований (опытов) для географического агропочвенного, агроклиматического района или области. Примером несоблюдения этого требования географического метода является размещение сортоиспытательных участков многолетних культур. Как правило, они размещаются на почвах, которые в рассматриваемом агроклиматическом районе характеризуются наиболее высоким плодородием. В то же время результаты опытов госсортсети распространяются на весь агроклиматический район без учета почвенного покрова, который в подавляющем большинстве случаев представлен почвенными видами, резко различающимися по плодородию, среди которых есть участки, вовсе не пригодные ПОД сады. Подтверждением этого являются результаты наших исследований в отношении роста и продуктивности персика в присивашской зоне Крыма на темно-каштановых солонцеватых почвах в комплексе с солонцами — 25—35 %. На персиковом подвое в этих условиях из 14 изученных сортов наиболее устойчивыми и продуктивными были сорта Стрелец, Черумф, Степняк, Краса степи. Согласно районированию по Крыму для этой зоны указанные сорта не рекомендуются. Отмеченное противоречие объясняется прежде всего тем, что районирование основано на опытных данных сортоиспытательного участка, расположенного на темно-каштановых остаточно- и слабосолонцеватых почвах (колхоз "Родина" Джанкойского района), являющихся по своему плодородию лучшими в присивашской зоне.
Почвенно-биологический подход, принципы которого применительно к многолетним плодовым культурам разработаны П.Г. Шиттом, позволяет вскрыть существующие в природе взаимосвязи между свойствами почв и произрастающими на них растениями. Следует иметь в виду, что каждый из компонентов (почва, растение) рассматриваемой системы представляет сложную саморегулирующуюся систему. При рассмотрении плодового растения необходимо учитывать и изучать особенности его биологии развития, морозо-, засухо- и солеустойчивости, водопотребления и транспирации, минерального питания, а также зависимости между указанными выше и другими свойствами и признаками внутри самого растения. Сущность почвенно-биологического метода состоит в том, что плодовое растение рассматривается не как нечто неизменное и независимое от внешней среды, а как продукт реализации наследственности в конкретных экологических условиях на основе изменений организма. Дерево является самописцем истории своего существования, отражая во внешнем своем облике влияние климата, почвы, хозяйственной деятельности человека и внутренних изменений. Реакция растения, как указал корифей плодоводства П.Г. Шитт, — является основой определения оптимальных экологических условий его произрастания.
В данной работе основное внимание уделено вскрытию и описанию закономерностей в системе "почва — многолетнее растение", а также установлению оптимальных, критических (предельных) и экстремальных показателей природных условий (климат, рельеф, грунтовые воды, почвы) произрастания многолетних растений. Следует подчеркнул», что указанные задачи могут быть успешно решены в тех случаях, если правильно выбраны и выражены количественно изучаемые природные условия (геоморфология, гидрология, эдафические условия и др.), если оценка (бонитировка) общего состояния многолетних растений основывается на объективных показателях, а для определения оптимальных, критических и экстремальных уровней неблагоприятных природных условий выбраны обоснованные математические методы.
Общеизвестно, что продуктивность сада зависит от природных условий, биологических особенностей плодового дерева и уровня культуры земледелия. Природные условия — фундамент продуктивности и долговечности насаждений. Среди них наиболее важное значение имеют климат, рельеф, грунтовые воды, почва. Ниже приводятся основные методологические положения по изучению влияния рельефа, уровня и минерализации грунтовых вод и свойств почв на рост, развитие и продуктивность плодовых культур.
Оценка природных условий местности и ее пригодности под плодовые культуры.
Рельеф. Количество поступающей на единицу площади земной поверхности солнечной радиации зависит от широты местности и рельефа. Неодинаковое поступление солнечной радиации на наклонную и горизонтальную поверхности является основной причиной мозаичности почвенного покрова и растительности, что необходимо учитывать при оценке пригодности земельных участков под сады.
От крутизны и экспозиции склона зависит также водный режим растений. Различия в обеспечении растений водой обусловлены как неодинаковым термическим режимом, так и поверхностным стоком. Исследованиями, проведенными в Крыму, показано, что величина приходящей суммарной радиации для склона южной экспозиции крутизной 20° на 6 % больше по сравнению с горизонтальной поверхностью, а для северного той же крутизны — на 16 % меньше. На открытых южных склонах крутизной 10—30° испарение из верхних слоев почвы на 1—7 % больше, чем с горизонтальных участков. Многочисленными исследованиями показано, что поверхностный сток тем сильнее, чем круче склон и ниже степень покрытия его растительностью.
Оценивая геоморфологические условия участка, планируемого под многолетние насаждения, следует учитывать влияние рельефа на термические показатели, условия увлажнения и проявление эрозионных процессов. В первом случае дается оценка микроклиматических особенностей участка, предлагается рациональное размещение плодовых пород и сортов на основе их засухоустойчивости для южных и теплолюбивости для северных регионов. Степень проявления эрозионных процессов важна для разработки схемы размещения деревьев и системы мероприятий по борьбе с эрозией почв.
Таким образом, только экспериментальные исследования в районах проектируемых насаждений позволят выявить наиболее продуктивные плодовые породы и сорта для конкретных элементов рельефа. Вместе с тем ряд авторов пытаются решить вопрос о рациональном размещении садов по элементам рельефа, основываясь на косвенных показателях. Так, Р.И. Лунева с сотр. на основе анализа существующих подходов бонитировки природных условий предлагает для оценки рельефа использовать энергетический фактор. Элементы рельефа (высота над уровнем моря, экспозиция и крутизна склонов), как показали расчеты авторов, наиболее существенно влияют на изменение метеорологических параметров. Отношения энергетических факторов в зависимости от экспозиции и крутизны склонов на конкретной высоте местности к таковым на горизонтальной поверхности предложены в качестве поправок к бонитету почв на различия элементов рельефа. Рассчитаны они для трех сортов яблони, а также для вишни и черешни, произрастающих в Молдове, для высотных отметок от 400 и через каждые 100 м, для крутизны склонов — от 0 до 20° через 5° для склонов С; CB и СЗ; ЮВ, ЮЗ и Ю экспозиций.
Предлагаемый метод вполне приемлем там, где практический опыт освоения горных склонов под сады отсутствует. Для нечерноземной зоны при выборе земельных массивов под промышленные сады с учетом рельефа А.С. Девятое рекомендует придерживаться следующей последовательности: дать оценку и отобрать основные единицы макрорельефа; отобрать массивы по контурности пашни; отбраковать повышенные элементы мезорельефа из-за неблагоприятного водного режима; отбраковать пониженные элементы мезо- и микрорельефа из-за недостаточной порозности аэрации (менее 10 %) в период вегетации.
Для использования под сады территорий, характеризующихся сложным рельефом (предгорные и горные районы), в первую очередь необходимо разработать основы их районирования по крутизне склона. Практикой накоплен определенный опыт по использованию горных склонов в земледелии, в частности в садоводстве. Для регионов, где подобный опыт отсутствует, необходимы комплексные многолетние исследования по специально разработанной программе, предусматривающей прежде всего решение вопросов рационального размещения сельскохозяйственных культур (в том числе и плодовых) в зависимости от крутизны склона и высоты местности, а также комплекс мероприятий по защите почв от эрозии.
Многообразие природных условий предполагает большое разнообразие приемов борьбы с эрозией почв в садах. В конкретном регионе приоритетными могут быть приемы, которые в других имеют второстепенное значение. Здесь не может быть шаблона. Однако есть мероприятия, применяющиеся повсеместно (строительство водоотводящих валов и канав, агротехнические приемы и др.). Поэтому при разработке мер борьбы с эрозией почв от внедрения их на конкретном участке или отдельном хозяйстве следует стремиться к комплексному решению вопросов охраны почвенного покрова всего водосборного бассейна.
Грунтовые воды. Для правильной оценки влияния грунтовых вод на растения необходимо определить, при каких показателях уровня их залегания и качества создаются оптимальные для плодовых деревьев условия и при каких показателях эти условия становятся критическими или экстремальными.
Эти величины, как правило, для каждого конкретного региона индивидуальны и обусловлены климатическими особенностями, степенью дренированности территории, гранулометрическим составом почв и биологическими особенностями плодовых пород, подвоев, сорто-подвойных сочетаний.
Основным показателем качества грунтовых вод принято считать их минерализацию. Для каждого региона необходимо определить градации, позволяющие разделить грунтовые воды на пресные (условно) и минерализованные, а минерализованные, в свою очередь, на группы, отражающие степень минерализации и состав солей. Очевидно, для определенного региона такие градации будут индивидуальными. Общим для всех должно быть одно: предлагаемые классификации грунтовых вод являются основанием только для оценки гидрологических условий произрастания плодовых растений.
Степень дренированности территории, а также гранулометрический состав почв конкретного участка обусловливают подвижность (текучесть) грунтовых вод. По этому показателю их следует разделил» на текучие и застойные. Грунтовые воды могут быть пресными и минерализованными. Интегральным показателем, характеризующим степень их подвижности, может быть содержание кислорода. Так, содержание кислорода, растворенного в грунтовой воде долины реки Бельбек (Крым), в мае 1982 г. в текучих водах составило 5,6, а в застойных — 1,4 мг/л.
В большинстве случаев уровень грунтовых вод колеблется: весной он наивысший, летом — ранней осенью характеризуется самым глубоким залеганием. Поэтому гидрологические условия произрастания плодовых культур следует оценивать тогда, когда они для растений самые неблагоприятные. В южных районах таким временем является засушливый период: конец лета — начало осени. В ранневесенний период важно знать не только уровень залегания вод, но и продолжительность нахождения их при максимальном уровне. Это дает возможность подобрать для соответствующих условий подвои, корневая система которых способна выдерживать продолжительное затопление.
Оптимальные, критические и экстремальные параметры залегания грунтовых вод следует определять сначала для плодовой породы в целом, затем для конкретного подвоя, сортоподвойного сочетания и для вод, характеризующихся одинаковой минерализацией. В последующем, по мере накопления данных, эта параметры определяются для вод с различной концентрацией растворимых солей. К примеру, критические параметры залегания грунтовых вод в Крыму для яблони, привитой на дикой лесной яблоне, колеблются от 1,5 до 3,5 м, а минерализация, соответственно, от 3 до 9 г/л при легкоглинистом гранулометрическом составе почв.
Участки, характеризующиеся близким расположением к дневной поверхности грунтовых вод (3—8 м), в южных регионах часто орошаются. В результате потерь оросительной воды, как показали многочисленные исследования, происходит подъем грунтовых вод и заболачивание почв. Подобное явление возможно также по долинам рек, где есть крупные водохранилища. В результате этого гидрологические условия произрастания плодовых деревьев резко ухудшаются, что нередко приводит к преждевременной гибели насаждений. По этой причине необходимы (если они не проводились ранее) экспериментальные исследования и расчет баланса грунтовых вод для прогноза возможного изменения их уровня на период жизни плодового сада. Исходя из этого, оцениваемый участок или выбраковывается, или разрабатываются мероприятия по регулированию уровня грунтовых вод путем закладки дренажноколлекторной сети.
Методы определения оптимальных, критических и экстремальных для плодовых культур уровней грунтовых вод аналогичны применяемым при изучении системы "почва — плодовое дерево".
Для установления критической концентрации грунтовых вод при допустимом параметре глубины их залегания предлагается использовать следующий подход. Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что рост и продуктивность деревьев коррелируют с величиной, полученной путем деления минерализации грунтовых вод в г/л на глубину их залегания в метрах. На основе уравнения линейной регрессии определяется критический параметр этой величины. Имея также критические значения уровня грунтовых вод, можно легко рассчитать критическую минерализацию их при указанном уровне. Рассмотрим это на примере сорта сливы Ренклод Альтана на подвое алыча, произрастающего в совхозе им. Парижской коммуны Херсонской обл.
Зависимость величины окружности штамба (у) от отношения минерализации, грунтовых вод к их уровню (х) описывается следующим уравнением регрессии: у = 4,9 - 0,034х. Средняя величина окружности штамба учтенных деревьев, положенная в основу определения критических параметров уровня грунтовых вод и других показателей почвенно-климатических условий, равна 45 см. Тогда критическая величина указанного отношения равна 3,4. При допустимом уровне грунтовых вод для этого сорта, равном 2,5 м, критический порог минерализации — примерно 8,5 г/л. В случае неизменной величины указанного отношения (3,4) его составные части могут пропорционально изменяться. Если критические параметры уровня грунтовых вод составляют 1,5-3,0 м, то минерализация может изменяться соответственно от 5 до 10 г/л при хлоридно-сульфатном типе засоления.
Почвы. Существует несколько подходов к оценке пригодности почв под плодовые культуры. Два из них широко распространены и получили названия позитивного и негативного. Такое разделение, на наш взгляд, вряд ли обоснованно, так как эти подходы являются составными частями единой оценки и взаимно дополняют друг друга, но применяются на разных этапах решения рассматриваемого вопроса.
Предлагается оценку почв под плодовые культуры разделить на два этапа. Первый этап — выделение почвенных видов, которые по своим свойствам являются оптимальными для роста и продуктивности плодовых культур в зонах промышленного садоводства. Главная задача второго этапа состоит в оценке пригодности под плодовые культуры почвенного покрова конкретного участка. Методы решения поставленных задач несколько различаются.
Оценка типов и видов почв осуществляется на основе учета их природных свойств. В качестве основополагающей оценочной шкалы рекомендуется брать те почвенные виды, которые характеризуются нормальным развитием (незаселенные, несмытые), средне-, тяжелосуглинистого или легкоглинистого гранулометрического состава и широко распространены в регионе. Для оценки разновидностей почв по отношению к основополагающим указанным видам вводятся поправочные коэффициенты, учитывающие изменения продуктивности насаждений в результате наличия оцениваемых почв свойств, снижающих или увеличивающих урожайность плодовых культур. Поправочные коэффициенты устанашшваются экспериментальным путем.
А.С. Девятов рекомендует для составления почвенных бонитировочных таблиц применительно к плодовым культурам использовать биометрические показатели роста деревьев и состояния насаждений в целом как косвенные критерии оценки плодородия почв.
Параллельно с оценкой почв по природным показателям осуществляется оценка по урожайности плодовых культур. За эталон, оцениваемый в 100 баллов, рекомендуется принять урожайность сада (сорта, сорто-подвойной комбинации) на почве, обладающей оптимальными условиями для плодовых культур и широко распространенной в регионе. В Крыму такова луговочерноземная почва древних речных долин; в Молдове — чернозем выщелоченный тяжелосуглинистый. Более подробные описания оценки почв по урожайности приведены в работе И.А. Крупеникова с сотрудниками.
Учет урожайности производится по данным отчетов хозяйств, сведениям сортоиспытательных участков, прямым определением его на специально подобранных опытных площадках. Чем больше наблюдений, тем точнее будет отражено плодородие оцениваемой почвы. В регионах с большим количеством промышленных садов на основе статистической обработки данных урожайности хозяйства (отделения, бригады), расположенные на одном типе почв, сады можно разделить на три группы: передовые, имеющие урожай выше средней статистической; средние и отстающие, урожайность которых близка к средним показателям и ниже их. Различия в продуктивности садов между отстающими и средними, средними и передовыми — резерв увеличения выращивания фруктов, зависящий от хозяйственной деятельности человека. Показателем полноты использования деревьями потенциального плодородия почв служат данные кондиционности садов, т. е. отношение фактического бонитета садов к максимально возможному.
При методически правильных подходах данные оценки почвы на основе ее природных свойств и урожайности близки между собой. Так, в Молдове, в колхозе "Прогресс" средневзвешенный балл почв под садами по хозяйству составляет по свойствам почв 71, а по урожайности — 67 баллов. Продуктивность садов зависит также от климатических условий. В этой связи по урожайности оцениваются почвенно-климатические, а не только почвенные условия территории. Бывают случаи, когда почвы примерно одинаковою потенциального плодородия на двух различных по каким-либо показателям климата участках характеризуются существенными различиями в эффективном плодородии. Поэтому сравнительная оценка почв под сады по урожайности возможна только для зон, районов, участков, характеризующихся одинаковыми климатическими условиями.
Некоторые почвенные виды могут иметь неблагоприятные для плодовых культур свойства. В этом случае необходимо выявить эти свойства, изучить механизм отрицательного влияния их на плодовые культуры и установить степень снижения продуктивности плодового дерева.
Методологической основой подобных работ является почвенно-биологическое обследование насаждений по П.Г. Шипу, с интерпретациями и модификациями, учитывающими природные особенности территории и методы обработки экспериментальных данных.
Все разнообразие свойств почв, отрицательно влияющих на рост и продуктивность плодового дерева, можно разделить на три группы:
а) оказывающие отрицательное влияние на деревья из-за неблагоприятного водно-воздушного режима (малая мощность корнеобитаемого слоя, сильная каменистость и щебенчатость, неблагоприятные физические свойства, обусловленные тяжелым или очень легким гранулометрическим составом и высоким содержанием натрия в поглощающем комплексе почв, близкий уровень пресных грунтовых вод). В большинстве случаев эти свойства могут быть изменены за счет различных мелиоративных мероприятий;
б) оказывающие отрицательное влияние на водный и питательный режимы растений (высокое содержание карбонатов, недостаток макро- и микроэлементов). Эти режимы можно изменить орошением и внесением соответствующих норм и форм удобрений, например аммиачных на высококарбонатных почвах;
в) оказывающие отрицательное влияние на водный и питательный режимы и токсичное воздействие на деревья (засоление почв, накопление закисных форм железа и алюминия, высокая минерализация грунтовых вод, избыток микроэлементов, гербицидов, колинов).
Надежность оценки почвенных (почвенно-климатических) условий произрастания плодовых культур в значительной степени зависит от того, насколько корректен метод учета продуктивности плодового дерева. Следует подчеркнуть, что пригодность под сад экологических (почвенно-климатических) условий в целом можно оценить только на основе данных прямого учета урожайности (при одинаковом уровне культуры земледелия). В противном случае оценка почв может быть проведена (кроме оценки на основе природных показателей самой почвы) на основе продуктивности дерева с учетом косвенных показателей.
Оценка общего состояния и продуктивности плодовых деревьев.
В практике садоводства о продуктивности почв судят прежде всего по количеству и качеству урожая. Оценку садам по этому показателю дают на основе данных, взятых из статистических отчетов колхозов и совхозов, или же на основе прямого учета урожая на подобранных для этих целей пробных (учетных) площадках.
Статистический метод применяется после выделения почвенно-климатических районов, а при возможности (внутри районов) — агропроизводственных групп или широко распространенных почвенных видов. В каждом хозяйстве по материалам почвенных обследований следует установить, на каких почвах размещены сады. Необходимо, чтобы почвенный покров сада был однообразен, не менее чем на 70 % относился к одной из выделенных групп и полностью находился в одном почвенно-климатическом районе.
Одним из условий применения статистического учета является анализ данных урожайности за 10—20 лет. Хозяйств должно быть не менее 12, что позволяет получить для всех агропроизводственных групп (почвенно-климатических районов) усредненные данные об урожайности хозяйств (как передовых, так и отстающих), характеризующие средний (существующий) уровень культуры земледелия. Найденная разница в урожайности садов по выделенным географическим (почвенно-климатическим) районам будет обусловлена природными условиями. Следует иметь в виду, что различия в продуктивности многолетних насаждений часто в большей степени обусловлены климатическими, а не почвенными условиями. Примером являются абрикосовые сады. Из-за повреждения цветковых почек зимними морозами или весенними заморозкам, мощные, хорошо развитые деревья абрикоса часто остаются без плодов.
Статистический метод учета урожая можно применять для обоснования размещения плодовых культур, концентрации и специализации садоводства. Используя его, М.Ю. Гущин выделил оптимальные зоны садоводства в Украине, М.А. Кочкин и сотр. — в Крыму.
Учет урожая на пробных площадках — процесс трудоемкий, поэтому необходимо тщательно его спланировать. Прежде всего определяют почвы, на которых планируется учет продуктивности садов. Затем подбирают хозяйства, в которых есть плодовые насаждения на таких почвах. Выделяют пробную (учетную) площадку с 25—50 деревьями, типичными для всего сада, растущего на интересующей исследователя почве. В течение двух— трех лет до начала и в течение всего периода учета урожая агротехника возделывания должна быть идентичной. Следует обратить внимание на возможные потери урожая от вредителей и болезней. На всех пробных площадях подвойно-сортовые комбинация и возраст насаждений одинаковы.
С каждого дерева учет урожая производится путем его взвешивания при уборке или же подсчета общего количества плодов на дереве. Подсчет плодов на дереве и средней массы плода более точно отражает продуктивность садов, чем взвешивание плодов во время их сбора, так как в период созревания часть урожая невозможно учесть по объективным и субъективным причинам (осыпание плодов во время ветров, из-за повреждения вредителями при обработке участков сельхозмашинами и др.). Учитывая влияние погодных условий, урожай плодовых культур необходимо определять в период плодоношения за несколько лет: для косточковых плодовых культур (кроме персика и абрикоса) достаточно четыре года, для семечковых, персика и абрикоса — четыре—шесть лет. Изложенные методы позволяют определить прямую Продуктивность садов, выраженную в абсолютных величинах. Однако это требует больших затрат труда, времени и средств. Кроме того, урожайность садов в значительной степени обусловлена уровнем культуры земледелия, т. е. имеет больше экономический, чем экологический критерий. В практике садоводства часто достаточно оценить сравнительную продуктивность почв в относительных величинах. Для этого используют показатели, которые надежно определяются в полевых условиях, сравнительно нетрудоемки и коррелируют с урожайностью деревьев.
Самый простой метод оценки основан на данных таксации качественной оценки деревьев. Таксация характеризует общее состояние насаждений по выделенным в натуре почвенным видам, почвенно-климатическим или административным районам. Для ее проведения рекомендуем дать оценку каждому дереву по следующим градациям: хорошее (100 баллов), удовлетворительное (50 баллов), плохое (25 баллов) и погибшее (0 баллов).
Для оценки насаждений используют средневзвешенный балл одного дерева на исследуемом участке, сумму баллов на единицу площади и процент хороших, удовлетворительных, плохих и погибших деревьев. Приняв за 100 баллов оценку лучшего по состоянию сада и используя показатели качественной характеристики садов на других участках, можно дать сравнительную характеристику продуктивности почв в баллах. Недостатком этого метода является субъективизм в оценке качественного состояния деревьев и наличие объективных факторов (кроме почвенно-гидрологических), угнетение деревьев. Иллюстрацией может быть, например, суховершинность ветвей, вызванная поражением деревьев калифорнийской щитовкой. Поэтому указанный метод можно применять для получения предварительных сведений, его лучше использовать в комплексе с другими методами.
Результаты работ Н.Д. Спиваковского, А.С. Девятова, И.М. Стацкевича, С.С. Рубина, Н. Stephane, Raumond свидетельствуют о том, что окружность штамба (площадь сечения) коррелирует с биомассой и урожайностью дерева, вертикальной и горизонтальной проекциями кроны (для конкретной подвойно-сортовой комбинации, для плодовых насаждений одного возраста и одинакового уровня культуры земледелия). Важно также, что окружность штамба отражает влияние почвенных, гидрологических условий и уровня культуры земледелия за весь период жизни дерева (за исключением случаев, когда указанные условия в силу каких-то причин в течение одного—двух лет резко изменялись). Все это обусловило широкое применение данного показателя при характеристике деревьев и оценки продуктивности почв.
Для оценки садов этим методом измеряют окружность штамба (на высоте 20 см от поверхности почвы) на всей площади оцениваемого почвенного вида или на специально подобранной площадке, включающей 50—100 типичных для участка деревьев. He учитываются деревья, угнетение и болезни которых вызваны не почвенными условиями. Учитывается также количество погибших деревьев. О продуктивности почвы условно судят по средней величине окружности штамба одного дерева, по сумме окружностей или сечений штамбов деревьев на единицу площади. Имея ряд таких оценок видов почв, полученных описанным выше методом, можно дать им относительную характеристику по степени продуктивности для конкретной подвойно-сортовой комбинации.
Ho описываемый метод не всегда приемлем. Например, резкое изменение почвенно-гидрологических условий приводит к угнетению деревьев, проявляющееся чаще всего в суховершинности веток и гибели скелетных ветвей. He применим он также для многоствольных деревьев и плодовых растений, крона которых кустовидной формы.
В отдельных случаях оценка почв возможна на основе вертикальной и горизонтальной проекций кроны. Вертикальная проекция кроны — произведение ее поперечника и высоты, горизонтальная — площадь проекции кроны на поверхность почвы. Первый способ разработан детально. Второй наиболее эффективен при оценке почв с помощью аэрофотосъемки. При использовании вер тикальной проекции кроны об относительной продуктивности судят по ее сумме на единицу площади или же на 1, 10, 100 деревьев Почвы, получившие по этому показателю наивысшие оценки, оцениваются в 100 баллов. Однако описанный метод мало применяется на практике из-за его трудоемкости.
Каждый из проведенных выше методов оценки продуктивности плодовых культур на основе косвенных показателей применим ограниченно. Поиски универсального метода привели к использованию интегрированных (совмещенных) показателей. Наиболее удачным является произведение величины окружности штамба и общего состояния дерева в баллах, благодаря чему можно сочетать качественную оценку силы роста дерева с количественной. Этот показатель лучше других коррелирует с урожайностью деревьев (для конкретной подвойно-сортовой комбинации деревьев одного возраста и уровня культуры земледелия).
Для оценки силы роста деревьев подбираются характерные для сада участки оцениваемого почвенного вида. Учетных деревьев должно быть от 50 до 100. Результаты таксации деревьев и величины обхвата их штамбов группируются. Сумма обхватов штамбов отдельно по каждой группе (хороших, удовлетворительных и плохих деревьев) умножается оценочный балл (хорошие — 100 баллов, удовлетворительные — 50 и плохие — 25). Сумма результатов обхватов трех групп является показателем, характеризующим общее состояние деревьев на выделенной площадке. Для оценки необходимо учитывать выпады, зависящие от почвенно-гидрологических условий. Их определяют в процентах первоначального числа посаженных деревьев и общий оценочный показатель на данный процент уменьшают. Полученный результат нужно пересчитать на площадь 1 га, на условное число деревьев (1, 10, 100). Принимая условно максимальный оценочный показатель за 100 баллов, можно дать сравнительную характеристику продуктивности садов на других обследованных почвенных видах. Этот показатель наиболее широко используется садоводами и почвоведами для оценки качества плодовых деревьев и бонитировки почв.
Таким образом, косвенные методы оценки продуктивности должны применяться в плодоносящих садах. Copтa на сильнорослых подвоях необходимо обследовать в возрасте 15—30 лет, а на слаборослых и сорта персика — 10—15 лет. Исследования, проведенные с деревьями указанного возраста, характеризуют максимальную продуктивность почв. Важным моментом описанных методов является срок проведения оценочных работ — во время вегетации, когда эти признаки выражены наиболее четко. В большинстве зон садоводства они лучше проявляются во второй половине вегетационного периода.
Определение оптимальных, критических и экстремальных для плодовых культур параметров свойств почв и других природных условий.
В настоящее время исследователи подходят к созданию модели почвы, отражающей оптимальные условия и обеспечивающей максимальную продуктивность многолетних насаждений, обусловленную генетическими особенностями плодового растения. Для этого необходимо изучить все многообразие природных явлений, происходящих в почве и связывающихся на продуктивности растений, и дать им количественную характеристику.
Показатели свойств почв, оптимальные для плодовых культур, известны в общих чертах. Однако в большинстве случаев они носят качественный характер. В настоящее время разработаны методы, применение которых позволяет выявить свойства почв, оказывающие решающее влияние на силу роста и урожайность деревьев, а также дать характеристику взаимосвязи свойств почв и урожайности садов в количественных показателях и на этой основе определить оптимальные, критические и экстремальные параметры этих свойств. Оптимальными предлагается считать такие показатели природных условий, которые в полной мере отвечают требованиям плодовых растений для нормального произрастания и максимальной продуктивности. Условно они оцениваются в 100 баллов.
Критические параметры — показатели природных условий, гарантирующие получение урожая, равного 70 % его в оптимальных условиях данного региона при одинаковом уровне культуры земледелия. Экстремальные показатели характеризуют природные условия, при которых плодовые растения способны выжить. При этом урожай отсутствует или его величина не имеет экономического значения. Участки, где природные условия характеризуются оптимальными и критическими показателями (параметрами), являются пригодными для промышленного садоводства.
В связи со все возрастающим значением орошения и удобрений в повышении биологической продуктивности почв в садовых агрофитоценозах первостепенное значение в оценке земель приобретает учет тех их свойств, которые угнетают рост и снижают урожайность плодовых деревьев. Поэтому задача исследователей заключается прежде всего в выявлении указанных свойств, в изучении их влияния на рост и продуктивность деревьев, в определении оптимальных для плодовых культур параметров этих свойств по основным зонам промышленного садоводства. При определении оптимальных, критических и экстремальных для плодовых культур параметров свойств почв (или других природных условий) в настоящее время используются метод подбора пар и метод экологических площадок, позволяющие выразить искомые величины в количественных показателях и имеющие вероятностные характеристики.
Для сопряженных исследований по методу подбора пар С.Ф. Неговелов и АЛ. Ачканов предлагают подбирать участки, на одном из которых деревья нормально развитые, а на другом — угнетенные. К нормально развитым относятся деревья с хорошей и удовлетворительной силой роста, а к угнетенным — с плохим ростом и погибшие. На каждом участке подбирают модельное (характерное) дерево и проводят тщательное всестороннее изучение почвы под ним. Этот метод позволяет включить в анализ данные сопряженных исследований почв, а также сортов других хозяйств, но с условием, что подвой и возраст деревьев одинаковые. Он дает возможность выявить взаимосвязь между свойствами почв и продуктивностью плодовой породы в целом, а в отдельных случаях — и между свойствами почв и продуктивностью конкретной подвойно-сортовой комбинации.
После тщательного изучения почв определяют среднее содержание и квадратичное отклонение количественных показателей свойств почв как под нормально развитыми (х1 ± S1), так и под угнетенными (x2 ± S2) деревьями. По формуле К = x1+x2/S1+S2 находят показатель К, названный коэффициентом равновероятности. Чем больше К, тем вероятнее, что именно это свойство почвы определяет рост и урожайность деревьев в саду. Зная свойство почвы, от которого зависит рост деревьев, по формуле Q = x1 - KS1 = x2 + KS2 находят показатель Q. По формуле:

P = ΔS/ΔS1 + ΔS2,

где P — приращение интеграла вероятности при увеличении СИГМЫ на 0,01, устанавливают вероятность угнетения деревьев.
Оптимальными свойствами почвы считаются те, при которых 100 % деревьев находятся в хорошем состоянии. Исходя из этого, нетрудно установить количественные показатели этих почв. Они характеризуют условия для хорошо развитых деревьев. На практике такие условия встречаются редко. Наряду с оптимальными в природе часто встречаются свойства почв, угнетающие рост и снижающие урожайность деревьев. Поэтому для оценки почв используют критические их параметры (Q1), при которых (по Неговелову) плодовые деревья дают 80 % урожая, собираемого в оптимальных почвенных условиях.
Для получения достоверного показателя изучаемого свойства почвы, от которого зависит рост и продуктивность деревьев, достаточно подобрать шесть—семь пар плодовых растений. Достоверность искомого показателя в большой степени зависит от опыта исследователя, по визуальным признакам группирующего деревья в зависимости от их силы роста, и поэтому имеет в себе определенную долю субъективизма.
Метод экологических площадок ранее широко применялся Л.Г. Раменским и его сотрудниками для оценки продуктивности кормовых угодий. В нашей интерпретации его рекомендуется использовать при определении оптимальных, критических и экстремальных параметров свойств почв и других природных условий для конкретной подвойно-сортовой комбинации при существующем уровне культуры земледелия. В связи с переходом хозяйств на сортовую агротехнику возделывания садов в будущем необходимо, на наш взгляд, определять указанные показатели (параметры) для конкретного сорта или группы сортов на конкретном подвое.
Для проведения сопряженных почвенно-биологических исследований по описываемому методу целесообразно подбирать участки с таким расчетом, чтобы иметь экологический ряд на одном садовом массиве, состоящий из 10—12 площадок (участков). На каждом участке, входящем в экологический ряд, должно быть четыре—шесть деревьев, среди них — одно модельное дерево, под которым изучают почву. Проводят также визуальную оценку общего состояния (таксацию) деревьев и замер окружностей их штамбов. На основе данных таксации, по величине окружности штамба и интегральных показателей дают характеристику роста деревьев.
Анализ результатов исследований начинают с качественной характеристики состояния деревьев на экологических площадках, что дает общее представление о росте деревьев и о его зависимости от почвенных условий. О силе роста можно судить по указанным выше показателям, но удобнее всего для этого использовать окружность штамба. Если она коррелирует с общим состоянием деревьев, то коэффициент корреляции свойств почв с окружностью штамба, как правило, более достоверен, чем с другими показателями (приростом, урожаем).
Предварительный анализ водно-физических и химических свойств почв помогает ориентировочно установить, от каких показателей зависит сила роста. Корреляционный анализ двух, трех и более переменных величин выявляет те показатели, которые оказывают наиболее сильное влияние на окружность штамба дерева. В тех случаях, когда рост деревьев обусловлен подавляющим влиянием одного из свойств, рассчитывают уравнение прямолинейной регрессии двух переменных величин типа у = ах ± b, где у — окружность штамба; х — оптимальный или критический показатель свойства почвы; а, b — константы.
Для определения указанных показателей нужно использовать полученные уравнения и среднюю величину окружности штамба деревьев в хорошем состоянии (для определения оптимальной величины) или же всей выборки деревьев (для критической величины). В последнем случае для определения средней окружности штамба число деревьев в хорошем и плохом состоянии должно быть примерно одинаковым. Эта величина окружности штамба характерна для деревьев, находящихся в удовлетворительном состоянии. Экстремальные показатели будут соответствовать почвенным условиям произрастания деревьев, находящихся в плохом состоянии.
Полученные параметры изучаемых свойств являются основой для оценки почв в пределах таксономических единиц. При комплексном почвенном покрове надежность оценки пригодности земли под сад зависит от природной вариабельности свойств почв, обусловливающих величину биологической продуктивности плодовых растений, и от точности почвенного обследования изучаемого участка (территории). Детальное описание процедуры оценки почв участка дано в наших публикациях.
Таким образом, степень влияния свойств почв на рост и продуктивность плодовых культур в большинстве случаев определяется путем построения парных зависимостей. Задача исследователей, как отмечалось выше, заключается в построении модели экологических условий произрастания, обеспечивающей максимальную продуктивность дерева. Интерес представляет попытка B.A. Грекова использовать остаточный метод Брандона для построения статистической модели, характеризующей комплексное влияние почвенно-климатических факторов на рост деревьев.
В результате статистического анализа, проведенного путем последовательного исключения факторов, установлено, что рост плодовых культур (яблони, груши, сливы) в. Закарпатской области зависит от возраста насаждений (x1), сортовых особенностей (х2), мощности корнеобитаемого слоя почвы (х5), содержания гумуса (х6) и закисных соединений железа (x1). Статистическая Модель, характеризующая влияние указанных факторов на рост яблони, имеет вид:
Методологические основы и методы изучения экологических условий произрастания многолетних растений

где у — величина окружности штамба деревьев.
Это уравнение при заданных величинах рассматриваемых экологических условий позволяет определить статистическую величину окружности штамба, являющейся показателем силы роста дерева и косвенным показателем продуктивности плодового дерева, т. е. дать вероятностную характеристику возможного состояния насаждений, если они будут в этих условиях посажены.
Многообразие природных условий, их влияние на плодовые растения свидетельствуют о том, что методы обработки полученных экспериментальных данных, характеризующих взаимосвязи экологических факторов и плодовых растений в садовом агрофитоценозе также могут быть разнообразными. Задача исследователя состоит в том, чтобы для каждого конкретного случая подобрать наиболее приемлемый метод обработки экспериментальных данных. Однако следует помнить, что надежность выводов обусловлена не только и не столько примененными методами обработки, сколько объективностью исходных экспериментальных данных и их объемом. В конечном счете необходимо стремиться к созданию модели экологических условий произрастания сорта (сорто-подвойного сочетания).