Адаптивное садоводство влажных субтропиков россии
| Вид материала | Автореферат |
- Химия: неорганическая и аналитическая, 138.94kb.
- Примерная программа наименование дисциплины ботаника рекомендуется для направления, 234.47kb.
- Лекция и семеноводство овощных культур». Направление «Садоводство», 54.42kb.
- Китайская культура-явление поистине уникальное, в мире нет другой нации, где, 322.57kb.
- Инвестиционное предложение, 167.32kb.
- Адаптивное развитие предприятий мукомольной промышленности на основе гармонизации хозяйственного, 323.9kb.
- Программа междисциплинарного экзамена для поступающих в магистратуру по направлению, 380.23kb.
- Темы рефератов по предмету "Адаптивная физическая культура", 32.72kb.
- Адаптивное управление промышленными предприятиями в конкурентной среде, 946.53kb.
- Межотраслевой центр эргономических исследований и разработок «эргоцентр» Грачев Владислав, 302.22kb.
На правах рукописи
Рындин Алексей Владимирович
АДАПТИВНОЕ САДОВОДСТВО
ВЛАЖНЫХ СУБТРОПИКОВ РОССИИ
Специальность 06.01.07 – плодоводство, виноградарство
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Краснодар - 2009
Работа выполнена в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский
институт цветоводства и субтропических культур
Российской академии сельскохозяйственных наук
Научный консультант – доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Дорошенко Татьяна Николаевна
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук
Дорошенко Наталья Петровна
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор
Трунов Юрий Викторович
доктор сельскохозяйственных наук,
профессор
Загиров Надир Гейбетулаевич
Ведущая организация- ГНУ Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства Российской академии сельскохозяйственных наук
Защита диссертации состоится «22» декабря 2009 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д220.038.04 при ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, главный учебный корпус, ауд. 209.
E-mail: mail@kubsau.ru Fax (8612) 21-58-85
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»
Автореферат разослан «_______» _______________ 2009 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
доктор с.-х. наук,
профессор Н.В. Матузок
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Влажно-субтропическая зона России уникальна по своим природно-климатическим условиям, что позволяет в этой части страны возделывать чай, субтропические, южные плодовые, орехоплодные и цветочно-декоративные культуры. Разработка теоретических и практических основ системы ведения этих культур и оптимизации их устойчивой продуктивности способствовала успешному развитию садоводства в субтропиках России к концу 20-го века.
С 90-х годов прошлого столетия, в связи с изменением облика станы и её экономики, садоводство зоны переживает кризис. Площади многолетних насаждений сократились на 21%, при этом 43% садов в общественном секторе производства подлежат списанию и раскорчевке. Кроме того, изменяющийся климат планеты усиливает воздействие системно повторяющихся стресс-факторов на культуры, родиной которых являлись типичные субтропики и тропики, а климатические параметры региона создают оптимальные условия для развития фитопатогенов. Борьба с ними осложняется в связи с находящимся рядом бальнеологическим сектором зоны и акваторией моря.
В современных условиях хозяйствования, при переходе к адаптивному растениеводству, с учетом краевой целевой программы «Многолетние насаждения» на 2006-2010 гг., несмотря на сложности и проблемы текущего времени, необходимо продолжить поиски путей интенсификации производства во влажных субтропиках России за счет совершенствования сортимента и управления агроприемами возделывания чая, субтропических и высокоценных южных плодовых культур. Ограниченность земельных ресурсов ставит также задачу рационального их использования.
Специфика хозяйствования во влажно-субтропической зоне России требует изучения адаптивного потенциала садовых экосистем зоны и разработки технологии его регулирования. Решение обозначенной проблемы весьма актуально для реализации устойчивого производства конкурентоспособной плодовой продукции высокого качества.
Цель и задачи исследований. Цель исследований заключается в определении комплекса внешних и внутренних факторов, обеспечивающих устойчивое ведение садоводства во влажных субтропиках России, и разработке способов управления данным процессом.
В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:
- провести анализ ресурсного потенциала региона;
- установить критерии агроэкологических требований основных садовых культур в изменяющихся климатических условиях субтропиков;
- определить способы управления продукционным потенциалом садовых экосистем, включающие новую сортовую политику, оптимизацию минерального питания и его диагностику, а также совершенствование конструкций садовых насаждений, эффективные приёмы производства посадочного материала и интегрированную систему защиты от болезней и вредителей;
- обосновать принцип оптимизации размещения садов в горных условиях региона;
- дать экономическую оценку технологическим приёмам выращивания основных культур зоны;
- разработать научно-обоснованную концепцию системы ведения адаптивного садоводства в современных условиях влажно-субтропической зоны России.
Научная новизна результатов исследований. Впервые представлен системный анализ природных ресурсов зоны в целом и в связи с изменением климатических факторов.
Установлены агроэкологические требования основных субтропических культур в условиях «северных» субтропиков.
Раскрыты способы управления продукционным потенциалом растений чая, благодаря новым сортам, адаптированным к условиям региона. Разработана система минерального питания культур, параметры почвенной и листовой диагностики при использовании минеральных удобрений. Установлены физиологические показатели воздействия стресс-факторов на растения чая и влияния некорневых подкормок на их урожайность и качество готовой чайной продукции.
Обоснован принцип оптимального размещения плантаций чая в целях восстановления и развития чаеводческой отрасли в зоне.
Разработаны системы эффективного культивирования фундука и хурмы восточной в субтропической зоне России на основе новых перспективных сортов, оптимизации минерального питания, формировок и других конструкционных решений.
Сформирована концептуальная модель организации и ведения садоводства в горных условиях влажных субтропиков.
Практическая значимость работы. Представлены методические рекомендации по почвенной и листовой диагностике чая, фундука, а также, рекомендуемые оптимальные дозы минеральных удобрений для культивируемых растений чая, фундука и хурмы восточной в специализированных хозяйствах зоны (Солохоульский чай, Мацеста-чай, Хоста-чай, Дагомыс-чай, Шапсугский чай), а также агрохимической станции «Черноморская».
На совещаниях с сельхозпроизводителями раскрываются способы управления продукционным потенциалом основных культур чая, хурмы, фундука и др.
Рекомендованы оптимальные параметры почвенной диагностики при закладке насаждений чая, фундука и хурмы восточной.
Основные положения, выносимые на защиту.
- Перспективы использования природных ресурсов зоны влажных субтропиков для возделывания южных садовых культур.
- Способы управления продукционным потенциалом садовых культур в регионе на основе адаптивности сортов, диагностики минерального питания, усовершенствованных конструкций насаждений, высококачественного посадочного материала, биологизированной защиты культурных растений от фитопатогенов.
- Основные принципы оптимизации размещения насаждений чая для рационального использования природно-экологических ресурсов зоны.
- Концептуальная модель адаптивного садоводства во влажно-субтропической зоне России.
Апробация и реализация результатов исследований. Результаты исследований представлены на: заседании Совета по вопросам агропромышленного комплекса России при Председательстве Совета Федерации Федерального Собрания Российской Федерации (Москва, 2006); сессии секции садоводства и виноградарства отделения растениеводства Российской Академии Сельскохозяйственных Наук, (Москва, 2005); годичном собрании Отделения растениеводства Россельхозакадемии (Москва, 2009); международных конференциях и симпозиумах: «Редкие и малораспространенные культуры» (Пущино, 2007); «Биоресурсы, биотехнологии, экологически безопасное развитие регионов Юга России» (Сочи, Астрахань, 2007); «Оптимизация технолого-экономических параметров структуры агроценозов и регламентов возделывания плодовых культур и винограда», (Краснодар, 2008); «Субтропическое растениеводство и южное садоводство России» (Сочи, 2009); научно-практических конференциях и симпозиумах: «Инновационные подходы в селекции цветочно-декоративных субтропических и плодовых культур» (Сочи, 2005); «Нетрадиционные и редкие растения, природные соединения и перспективы их использования» (Белгород, 2006); «Состояние и перспективы развития агрохимических исследований в Северо-Кавказском регионе» (Ставрополь, 2007); «Декоративное садоводство России» (Сочи, 2008).
Публикации результатов исследований.
Основные положения диссертационной работы опубликованы в 49 статьях (в том числе 15 в рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК РФ).
Объем работы. Диссертационная работа изложена на 320 страницах машинописного текста, содержит 95 таблиц, 12 рисунков и состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций по использованию результатов исследований, списка использованной литературы. Список литературы включает 398 источников, в том числе 24 на иностранных языках.
Автор выражает искреннюю благодарность за консультативную помощь при выполнении данной работы доктору сельскохозяйственных наук, профессору Т.Н. Дорошенко, а также коллегам ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института цветоводства и субтропических культур Российской академии сельскохозяйственных наук.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
- Садоводство во влажных субтропиках России:
исторические аспекты, современное состояние,
направление развития в 21 веке
Анализ исторического развития садоводства во влажно-субтропической зоне России и его современного состояния показал, что за 150-летний период садоводство в зоне претерпело коренное изменение в своей специализации, вместо черноморской сливы и фундука теперь возделывается преимущественно чай, фундук, хурма японская, фейхоа, персик, киви и др. По мере адаптации культур-интродуцентов и их сортов учеными и специалистами изучались их биологические особенности, с учетом запросов практического производства разрабатывались агротехнические приемы выращивания, которые постоянно совершенствовались.
Сложные природно-климатические условия зоны, наличие курортной отрасли (очень остро, как в никаком другом регионе) востребовали обоснование адаптивно-ландшафтной системы земледелия. Современное же адаптивное садоводство требует разработки системы комплексов, наиболее полно раскрывающих биологический потенциал культур, экономически и экологически целесообразных в уникальной зоне Российской Федерации.
- Объекты и методы исследований
Представленная работа выполнена в соответствии с планом НИР Всероссийского научно – исследовательского института цветоводства и субтропических культур. «Провести анализ современного состояния садоводства в субтропиках Черноморского побережья России для разработки эффективных механизмов управления факторами производства в садоводстве», в период с 2004 по 2009 г.г. Анализ и обобщение данных исследований проведены в сотрудничестве с учеными института за период с 1992 по 2004 гг.
Исследованиями охвачена уникальная зона влажных субтропиков России (административный район города Сочи), в прибрежной и горной части региона (до 1000 м над у. м.). Полевые опыты закладывались в специализированных с.-х. учреждениях (чайных совхозах), на территории землепользования Опытного поля института, на госсортоучастках зоны.
Анализ ресурсного потенциала зоны влажных субтропиков Краснодарского края показал, что здесь возможно успешное возделывание целого ряда субтропических культур: чая, хурмы восточной, фейхоа, киви, цитрусовых и др. Широкое распространение получили фундук, алыча, слива современного сортимента, яблоня и груша. Цветочно-декоративные культуры получили свою специализацию – в основном на посадочный материал и срезку цветов.
Поскольку садовые культуры представляют собой экосистемы многолетнего цикла (50 - 70 лет) и состоят из взаимовлияющих подсистем, в процессе исследования изучали: экотоп, включающий климат, почвы, орографию; биоценозы, состоящие из вышеперечисленных культур, антропогенные воздействия на них и фитопатогены, сопутствующие культурам во влажных субтропиках.
В подсистеме климат проведен анализ многолетних данных погодных условий по справочникам, по данным Сочинской АМС за 1994 - 2004 гг. и за период с 2004 по 2009 гг.
В подсистеме почва даны генетические характеристики почв влажной субтропической зоны, имеющих наибольшее распространение и использование. Агрохимический анализ проведён по общепринятым методикам в прописи Н.В. Аринушкиной (1974) и по методам Почвенного института им. В.В. Докучаева (1975). Аналитические лаборатории института аккредитованы на техническую компетентность и независимость и зарегистрированы в государственном реестре под № РОСС Ru.0001 515635. Агрофизические свойства почв изучали методами, опубликованными в 1966 году Почвенным институтом им. В. В. Докучаева и по В. К. Козину (1993).
Орографический комплекс изучен в отношении его влияния на климатические показатели и продуктивность многолетних культур.
В подсистеме растения исследовались: южные плодовые, чай, фундук и цветочные культуры. Фенологические и биометрические показатели садовых растений изучали в соответствии с «Программой и методикой сортоизучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур» (Орел, 1999). Химический состав листьев чая, хурмы восточной и фундука определяли в аликвоте после мокрого озоления по Гинзбург и Щегловой (1963). Концентрацию клеточного сока (ККС) листьев определяли методом Л. А. Филиппова (1968), водный дефицит – по Починку (1976). Определение связанной воды – методом Окунцова – Маринчук (1964), активность каталазы - по методике Гунара (1972), экстрактивные вещества – по методике В. Е. Воронцова (1946), танин – по Левинталю с пересчетным коэффициентом 5,82 (К. М. Джемухадзе).
Для управления продукционным потенциалом садовых экосистем в специфических условиях влажных субтропиков и при изменении их, часто до стресса (отрицательные температуры и засуха), установливали взаимовлияние функционирующих подсистем, определяли требования культур (часто интродуцентов) к окружающей среде и установливали критерии оптимального экономически и экологически целесообразного формирования урожая, осуществляющихся рядом с климато-бальнеологической отраслью в регионе.
Комплексная оценка продуктивности садовых культур зоны проведена по методу В. К. Козина, Т. Д. Бесединой и П. М. Бушина (1992, 2005). Для изучения влияния различных антропогенных воздействий (сорт, формировка, площадь питания, корневое питание при внесении минеральных удобрений и т.п.) использовали лабораторный и полевой методы исследований. Схемы полевых многофакторных опытов представлены в соответствующих разделах диссертации. Повторность опытов 2-3-х кратная, по 6-10 деревьев в варианте, размещенных рендомизированно.
Экспериментальные данные обрабатывали методами корреляционного и регрессионного анализов по Доспехову (1980), с использованием компьютерной системы построения моделей и описания взаимосвязи в агроэкоценозах (Новиков А. И., 1980).
- Анализ ресурсного потенциала зоны влажных
субтропиков
Черноморское побережье Краснодарского края от границ с Абхазией до Анапы находится в Среднеземноморской климатической области, характерно субтропическим климатом, который под воздействием орографического фактора (главного Кавказского хребта) изменяется от сухих субтропиков к влажным, последние охватывают территорию муниципального образования города Сочи.
Общая площадь земель муниципального образования составляет около 350 тыс. га, где преобладает категория земель природоохранного, заповедного, оздоровительного и рекреационного назначения. Вместе с лесным фондом они достигают 87% от общей площади, тогда как земли сельхозназначения за период с 1990 по 2009 сократились с 9,4% до 4,2%, а земли населенных пунктов увеличились в 2,2 раза. Изменяется породный состав многолетних насаждений, сократились площади под чаем и фундуком, виноградниками и цитрусовыми. Культура киви получает промышленное значение (Рындин, 2009).
Формирование рельефа Черноморского побережья края происходило под воздействием тектонических, аллювиально- пролювиальных и абразионных процессов. Водная эрозия в настоящее время является одним из основных агентов формирования рельефа горного характера. Сложены горы породами нижней и средней юры и состоят в основном из аргиллитов (сланцевых глин), песчаников и мергелей. Эти, легко поддающиеся эрозии породы, образуют холмистый рельеф, вследствие чего низкогорная и предгорная части зоны имеют волнистый и увалистый рельеф. Вдоль берега моря в результате абразионных и аллювиальных процессов образовались морские террасы с отметками до 250-300 м над уровнем моря (Дизенгоф, Ларионов, 1980). Крупные склоны и долины расчленены реками и водотоками. Густота долинной сети эрозионно-денудационных низкогорий в среднем 2,26 км/км2 (Литвин, 1980).
Понятие субтропического климата разработано Г.Т. Селяниновым (1936, 1961) и объясняется промежуточным положением субтропиков между зоной тропиков и умеренным поясом, в пределах которого хорошо выражены термические сезоны и присутствует зимний вегетационный период. Характер вегетации зависит от типа сезона: теплый и холодный, определяемых своеобразием термических режимов. Последний напрямую зависит от напряженности радиации. Летом суммарная радиация достигает 16,3-17,4 ккал/см2 и мало уступает напряженности в тропиках. В холодную часть года напряжение солнечной радиации уменьшается, что отражается на интенсивности ассимиляции. Продолжительность светового периода в Сочи зимой 9-10 часов, летом – 14-15 (Мосияш, Лугавцов, 1967). Температурным градиентом для субтропиков является температура воздуха +10°С, а надежным показателем термических ресурсов территории считается сумма активных температур выше 10°С (Селянинов Г.Т., 1933, 1936). Устойчивое появление среднесуточной температуры выше 10° в Сочи наблюдается в третьей декаде марта, прекращается в конце ноября. Сумма активных температур на побережье составляет 4160-4258°С, в горной части 3678-4022. В зимний период в горах появляются устойчивые отрицательные температуры воздуха. Продолжительность эффективного периода вегетации при температуре воздуха свыше 15° составляет 156 дней.
В настоящее время установлено, что возможность успешного возделывания плодовых, особенно субтропических, зависит от сочетания метеофакторов в зимне-весенний период (Драгавцева, 2001; Дорошенко, 2001). В субтропиках морозоопасный период начинается в ноябре и заканчивается в апреле. Особенно опасны ранневесенние заморозки для уже вегетирующих растений фундука, персика, алычи и хурмы восточной, математическая обработка данных среднесуточной температуры воздуха по декадам с 1974 по 2004 г.г. показала, что они значительно варьируют в марте-апреле.
Нижним пределом абсолютных минимумов для субтропических культур взяты температуры -8°С…-10°С. Однако, не столько абсолютные минимальные температуры определяют границы возделывания субтропических пород, сколько периодичность их проявления. По Селянинову (1961), гибель или сильное повреждение культур один раз в 10-15 лет экономически могут быть оправданы, тогда как ученые Кубани (2007) считают, что экономически выгодна культура тогда, когда повторяемость повреждений её плодовых образований наблюдается не чаще чем один раз в 40 лет.
По характеру теплового режима в субтропиках период полного зимнего покоя отсутствует и вегетация растений здесь не прекращается, вследствие чего на побережье можно получить два урожая овощных культур (редиса, салата, картофеля). Температурный ресурс почвы благоприятен для выращивания южных плодовых и субтропических культур (Рындин, 2009).
Влагообеспеченность растений в регионе определяется в основном количеством атмосферных осадков, характером их распределения в вегетационный период и интенсивностью выпадения на поверхность почвы. Орография территории влажных субтропиков, акватория моря обусловили значительное количество осадков от 1312 до 1635 мм.
Осенне-зимний или холодный период (XI-III) отличается промывным режимом, в течение которого количество выпавших осадков превышает испарение в несколько раз. Теплый вегетационный период (IV-X) у побережья характерен равным количеством осадков и физического испарения, в горах – сумма осадков превалирует над испарением. Выделенные термические режимы в зоне отличаются по интенсивности выпадающих осадков ливневого характера, составляющих 54-78% от месячной нормы. Выпадают они преимущественно в теплый период и мало восполняют запасы влаги в почве. Количество доступной влаги для растений существенно снижается в августе и медленно восстанавливается осадками, выпадающими осенью.
Потепление климата в данном регионе выразилось увеличением количества осадков за год, и в основном, в теплый период. Среднегодовая сумма осадков за период с 1974 по 2008 годы составила 1635 мм против 1534 мм, по данным Мосияша и Лугавцова (1967). Чрезвычайная изменчивость количества осадков, их ливневый характер при высоком физическом испарении создают неустойчивую влагообеспеченность растений в период вегетации, часто переходящую в засуху.