Peculiarities of growth and cultivation of plantations of QUERCUS ROBUR L. on the sands of the north-eastern Pre-caucasian region
Abstract and keywords
Abstract (English):
Rational use and prevention of deflationary desertification of the sandy lands of the arid zone is impossible without their provision with protective forest plantations. On the pastures of the region, the stands of oak have a high protective effect and durability. The purpose of the study is to study the peculiarities of oak growth and water supply on different geomorphological types of sands, to improve their afforestation regimes and methods of growing oak forests in the region. The objects of the study were 68-85-year-old plantations on the Tersk and Bazhigansky sand massifs, growing at a precipitation rate of about 320 mm/year, with an evaporation rate of 800-1000 mm/year. The condition and growth of stands were studied in temporary test areas using generally accepted methods followed by mathematical processing of the data obtained. It has been established that the influence of atmospheric precipitation on the water supply of oak forests has a relatively low and extremely unstable effect. Only in 6-9% of the years it is provided by their number. In other years, the growth and viability of stands is determined by the availability of groundwater, which is replenished by the influx from neighboring non-forested areas. The best conditions for oak growth are formed on sandy loam soil of depressions with the occurrence of fresh or slightly mineralized groundwater at a depth of 2-4 m. On re-sown multi-layered sands, forest conditions worsen as the thickness of the soil layer previously moistened by precipitation decreases and with groundwater mineralization exceeding 8-9 g/l, as well as everywhere with the age of plantings, due to the depletion of the initial reserve of soil and soil moisture. Pasture digression of the herbage in adjacent pastures slows down this process and helps to increase the longevity of the stands. On all types of sands, fine-contoured plantings, their alternation with open areas of functioning pastures, moisture-accumulating tillage, the creation of clean crops, timely agrotechnical care and thinning of the stand are relevant.

Keywords:
arid zone, sandy lands, forest conditions, creation and cultivation of plantations
Text
Text (RU) (PDF): Read Download
Text (PDF): Read Download
Text (PDF): Read Download
Text (PDF): Read Download
Text (PDF): Read Download

Введение

Песчаные земли Северо-Восточного Предкавказья (Терско-Кумского междуречья) с давних времен является ценным пастбищным массивом. Интенсивный выпас скота на его территории уже в XIII-XIV вв. привел к вспышке, распространению и пролонгации до настоящего времени антропогенной дефляции почвенного покрова, сформировавшегося на отложениях древней климатогенной дефляции (А.А. Трушковский, 1961). За прошедшее время возникли сложные комплексы барханных, слабо заросших и заросших бугристых песков с участками (останцами) в разной степени дефлированных зональных супесчаных почв, преобладанию разреженной псаммофильной растительности. Существенно снизилась продуктивность и устойчивость песчано-степных экосистем, периодически возникают новые очаги подвижных песков.

Исследования в области аридных экосистем и агролесоводства демонстрируют устойчивый интерес к проблемам опустынивания и адаптивного землепользования. Работы Манаенкова и др. (2023) [1] и Манаенкова и Рыбашлыковой (2020) [5] сосредоточены на решении практических задач мелиорации деградированных земель Прикаспийского региона. Эффективность кулисных посадок кустарников для мелиорации аридных пастбищ юга России убедительно показана в исследовании Тютюмы и др. (2020) [8].

Современные зарубежные исследования отражают тенденцию к технологизации мониторинга агролесоводческих систем. Так, Dogliotti и др. (2025) [2] применяют методы дронного лазерного сканирования для оценки параметров деревьев в сильвопастбищных системах. В то же время Le и др. (2025) [3] проводят систематический анализ традиционных европейских агролесоводческих систем, выявляя перспективы их сохранения.

Значительное внимание уделяется микроклиматическим аспектам агролесоводства. Исследование Llanos и др. (2025) [4] демонстрирует улучшение термального комфорта для скота в эвкалиптовых насаждениях, тогда как Sánchez-Romero и др. (2025) [7] анализируют влияние интенсивности выпаса на растительность и почвы тропических лесов.

Актуальной проблеме адаптации к климатическим изменениям посвящена работа Safeer и др. (2025) [6], где исследуются связи между климатической изменчивостью и внедрением агролесоводства в Пакистане. Комплексный подход, сочетающий экологические и социальные аспекты, становится характерной чертой современных исследований в данной области.

По многочисленным наблюдениям, на полиминеральных песках региона лучшими породами являются робиния (Robinia pseudoacacia L.), вяз мелколистный (Ulmus parvifolia Jacq.), осокорь (Populus nigra L.) и многие крупные лиственные кустарники, а также сосна крымская (Pinus pallasiana Lamb.) (Н.А. Смирнов, А.И. Полякова, 1963; А.С. Манаенков, Г.А Сурхаев, И.Г., Сурхаев, 2010).

Благоприятные условия для этих пород на Терских полиминеральных одночленных песках (НВ - ВЗ = 3-4,5%) складываются при залегании пресной или слабоминерализованной воды на глубине 2-5 м. На Бажиганских пылевато-мелкозернистых многочленных песках – после барханной стадии сбоя растительности при уровне грунтовой воды 6-7 м (Манаенков, Г.А Сурхаев, И.Г., Сурхаев, 2010; Н.Ф. Кулик, 1963, 1979). На заросших песках в первый год жизни культур лучшее увлажнение ризосферы обеспечивает зяблевая вспашка (П.Г. Язан, 1955; Н.А. Смирнов, 1963). Преимущество в росте и сохранности имеют чистые древостои (П.Г. Язан, 1955; Н.А. Смирнов, 1963).

На супесчаных почвах и холмисто-мелкобугристых песках, подстилаемых многочленными отложениями (НВ - ВЗ = 4-6%) при глубине залегания (уровне) грунтовой воды (УГВ) до 8 м минерализацией (МГВ) до 6-8 г/л относительно медленно растут, но имеют большую устойчивость и долговечность, чем другие породы, насаждения дуба черешчатого [П.Г. Язан, 1955; Н.Ф. Кулик, 1979; В.И. Петров и др., 2000). По исследованиям Н.Ф. Кулика их водное питание, как и насаждений других лиственных пород в засушливых условиях, в апреле – июне осуществляется за счет просочившейся (до 70-200 см) атмосферной влаги, а в июле, августе и сентябре ее запасы в слое 0-400 см снижаются до ВЗ и ниже. Водопитание из этого слоя осуществляется только после сильных дождей. Недостаток почвенной влаги древостой восполняет за счет грунтовой воды (ГВ). Ее «…потребление (243 мм) превышает количество использованных атмосферных осадков (94 мм) более чем в два раза» (Н.Ф. Кулик, 1979, с. 211). Во влажные годы потребление ГВ сокращается, в засушливые – увеличивается. «Отсутствие сквозного промачивания почвогрунтовой толщи в большинстве насаждений на Терско-Кумских песках свидетельствует о том, что подземные воды пополняют свои запасы за счет смежных участков» (Н.Ф. Кулик, 1963, с. 36). То есть за счет бокового притока из-под не облесенных песков.

Дуб экономнее расходует влагу. Его транспирационный коэффициент меньше, чем у тополя и робинии. В расчете на массу сухих листьев он составляет 1240, против 1900 и 1522 соответственно (Н.Ф. Кулик, 1963), [9]. Однако с возрастом в насаждениях дуба, как и других пород, при питании минерализованной влагой происходит повышение солесодержания (денсация солей) в капиллярной кайме и ГВ, что постепенно ухудшает условия произрастания. При хлоридно-сульфатном и сульфатно-хлоридном засолении их предельные значения для дуба составляют соответственно 0,5-0,6% и 15-18 г/л (В.И. Петров, 1989; В.И. Петров и др., 2000).

Исследования Н.Ф. Кулика посвящены исключительно изучению водного баланса в насаждениях дуба. Они проводились в середине 50-х годов на примере культур 1924-1926 гг., созданных на мелкобугристых пылевато-мелкозернистых песках Бажиганского массива при залегании сильно минерализованной (8,9 г/л) ГВ глубже 7 м. Эти насаждения начали рано распадаться и окончательно погибли в конце 60-х годов.

В настоящее время в регионе имеется около 70 га жизнеспособных искусственны дубрав, созданных позднее и достигших возраста 69-85 лет. Однако их сохранность и производительность, а также почво-пастбищезащитная эффективность уже в возрасте 25-30 лет существенно отличалась в зависимости от условий произрастания [П.Г. Язан, 1955]. Появилась возможность изучить влияние физических свойств песчаных отложений и ГВ на состояние старовозрастных древостоев дуба [10-13]. Для решения таких задач успешно используют ретроспективный анализ ростовых процессов модельных деревьев [14-21].

Цель исследования – изучить особенности роста и водного питания дуба на разных геоморфологических типах песков, усовершенствовать режимы их облесения и приемы выращивания дубрав в регионе.

Объекты, материалы и методы исследования

Объектами исследования служили 68-85-летние насаждения дуба семенного (ПП 1, 2, 4-6 и 10), смешанного (ПП 7 и 9) и порослевого (ПП 3) происхождения, произрастающие на Бажиганском (ПП 1-3, 5-10) и Терском (ПП 4) песчаных массивах в разных почвенно-грунтовых условиях (табл. 1). Норма атмосферных осадков в регионе составляет 320-360 мм/год при испаряемости 800-1000 мм/год (Атлас СССР, 1983).

Состояние и рост древостоев исследовали на временных пробных площадях методом сплошного перечета и отбора средних деревьев (Н.П. Анучин, 1982; А.Р. Родин, М.Д. Мерзленко, 1984). Пробные площади прямоугольной формы закладывали в наиболее характерных участках насаждений с расчетом получить их объективные показатели для всех выделов хозяйственной секции. Подробно описывали строение древостоя, характеристики подлеска и подроста, живого и мертвого напочвенного покрова, другие особенностей насаждений. Изучение почвенных условий проводили методом бурового зондирования на всю толщину зоны аэрации с отбором образцов почвы и грунта (включая материнскую породу) для лабораторных анализов. Определяли глубину залегания верхнего горизонта ГВ и ее минерализацию.

Толщину радиального прироста древесины: годичного кольца (ГК), ранней древесины (РД) и поздней древесины (ПД) измеряли на срезах и с помощью компьютерного сканирования кернов, взятых из 3-5 модельных деревьев на высоте 1,3 м с последующей математической обработкой полученных данных. Тесноту его связи определяли методами регрессионного анализа с суммой осадков (по данным ближайшей метеостанции с. Ачикулак) за различные периоды гидрологического года, средневзвешенным содержанием физической глины в верхнем 2-метровом слое почвогрунта (СФГ), УГВ и МГВ. Ход рост в высоту модельных деревьев изучали на срезах, взятых через 1 м, с определением тесноты связи высоты с возрастом дерева и почвенно-грунтовыми факторами.

 

Таблица 1 / Table 1

Экологические условия и таксационные показатели насаждений дуба черешчатого  на Терско-Кумских песках /

Ecological conditions and taxation indicators of oak plantations on the Tersko-Kumsky sands

№ ПП | PP

Происхождение | Origin

Возраст,

лет | Age,

years

Рельеф | Relief

СФГ, % | PCC, %

УГВ, м | GV, m

МГВ, г/л | MG, g/l

Густоташт./га | Density, pi/he

Нср., м | Hav., m

Dср., см | Dav.,

sm

V, м3/га | V, m3/he

Бони-тет | Bonitet

Пол-нотаед. | Completeness. pi

Состоя-ние насажде-ния | The state of the plantation

Бажиганский песчаный массив | Bazhigansky sand massif

1

Семен. | seed

85

Полого-бугристый | hollow bumpy

6,8

5,7

5,4

350

11,2

27

104

V

0,5

Хорошее | Good

2

Семен. | seed

85

Мелко-бугристый | Finely bumpy

5,1

7,9

8,7

290

11,0

36

126

V

0,4

Хорошее | Good

3

Порос. | coppicing

68

Полого-волнистый | Hollow-wavy

10,5

4,0

5,2

420

11,3

30

182

V

0,6

Хорошее | Good

5

Семен. | seed

76

Полого-бугристый | hollow bumpy

9,1

4,7

8,5

150

8,0

30

45

Vа

0,3

Хорошее | Good

6

Семен. | seed

83

Мелко-бугристый | Finely bumpy

8,6

4,9

8,7

190

12,0

35

114

V

0,5

Хорошее | Good

7

Смеш. | mixed

76

Полого-бугристый | hollow bumpy

10,2

5,2

8,5

200

10,0

30

87

Vа

0,6

Хорошее | Good

8

Порос. | coppicing

83

Понижение | Downgrading

6,2

7,5

7,5

170

11,0

34

102

V

0,4

Хорошее | Good

9

Смеш. | mixed

71

Понижение | Downgrading

10,8

3,7

6,9

180

12,0

27

78

IV

0,6

Хорошее | Good

10

Семен. | seed

83

Мелко-бугристый | Finely bumpy

14,4

7,3

4,3

160

16,0

32

100

IV

0,5

Хорошее | Good

Терский песчаный массив | Tersk sand massif

4

Семен. | seed

70

Понижение | Downgrading

9,1

2,9

10,6

390

17,0

32

265

III

0,7

Хорошее | Good

 

Примечание. № ПП, Нср., Dср. и V – Номер пробной площади, средняя высота и средний диаметр насаждения, запас стволовой древесины живых деревьев (сухостой отсутствует).

Note.  PP, Nsr., Dsr. and V are the number of the test area, the average height and average diameter of the plantation, and the stock of live tree trunks (there is no deadwood).

.

 

Корреляционный и регрессионный анализ данных полевых наблюдений проводили на ЭВМ с использованием типовой программы STATGRAPHICS 5.0; оценку уровня связи роста древостоев с изучаемыми факторами – по (Б.А. Доспехов, 1979).

Результаты исследования и их обсуждение

Погодные условия периода роста дуба мало отличались от средних многолетних показателей. За последние 71 год среднегодовая сумма осадков составила 323 мм с колебаниями от 123 мм (в 1985/1986 г/г.) до 697 мм (в 2003/2004 г/г). За холодный период (ноябрь–март) выпадало от 39 мм (в 1983/1984 г/г) до 409 мм (в 2003/2004 г/г), в среднем 99 мм (31%). За теплый период – от 72 мм (1974/1975 г/г) до 489 мм (в 2008/2009 г/г), в среднем 224 мм. Коэффициент вариации сумм осадков составил соответственно 53, 32 и 37%. Из них 30 лет на 10% и более были влажнее средних, 34 года засушливее, а 7 лет близкие к ним. При этом влажные периоды состояли из 2-5 лет и чередовались с засушливыми периодами из 3-4 лет. Наиболее нестабильными были осадки холодного периода, обеспечивающие весенний запас почвенной влаги и прирост РД.

При норме водопотребления насаждений дуба на разных по плодородию почвогрунтах 300-350 мм/год атмосферные осадки могли обеспечивать её только в 6-9%-х лет.

Средняя температура воздуха фиксировалась несколько выше многолетней нормы в оба сезона последних семи десятилетий.

На Бажиганских пылевато-мелкозернистых песках 70-85-летние насаждения дуба (см. табл. 1) в большинстве представлены относительно редким (150-200 деревьев / га), с неравномерно сомкнутым лесным пологом, низкорослым (8-12 м) чистыми древостоем IV-Vа бонитета из толстомерных (20-50 см) деревьев, имеющих здоровый вид и жизнеспособное состояние (сильно ослабленных и усыхающих деревьев 1-3%). Деревья дуба растут как в понижениях, так и на песчаных буграх, сопутствующие породы практически выпали. Подлесок отсутствует. В понижения древостой дуба гуще и тоньше. Встречается его 1-2-летний самосев. При невысокой производительности и товарности, он надежно стабилизирует рельеф и создает благоприятную экологическую обстановку. Проекция крон редко стоящих деревьев составляет 50-100 м2, в куртинах – несколько меньше. В знойные дни летнего периода в 14:30 – 15:00 тень под их пологом покрывает 80-90 % площади насаждения, надежно защищая поверхность почвы и животных от перегрева.

На многочленных влагоемких песках наиболее высокие насаждения (до 15-16 м) приурочены к участкам с относительно большой мощностью зоны аэрации и низкой минерализацией ГВ (ПП 10). В обширном понижении на супесчаной почве Терского массива при УГВ около 3 м полнотное насаждение дуба (ПП 4) с подлеском из скумпии, вяза и груши высотой 1-3 м и редким подростом произрастает в окружении древостоев робинии, гледичии и вяза. Благонадежный подрост дуба высотой до 2-3 м встречается и на значительном расстоянии от этого насаждения. К 70 годам оно достигло высоты 17-18 м. Однако МГВ за последние десять засушливых лет увеличилась с 3-4 г/л до 10-11 г/л, что может привести к его быстрому расстройству.

На всех исследованных участках пылевато-мелкозернистых песков кривые хода роста в высоту дуба имеют схожий характер (рис.1). Семенные древостои растут медленно – средний прирост в высоту составляет 11-14 см в год, редко больше. Немногим быстрее растут порослевые и смешанные по происхождению насаждения (ПП 3 и 7).

 

 

Fig.1. Growth rate in height of petiole oak in plantations on the Tersko-Kumsky sands.

Источник: собственные графики автора

Source: the author's own charts

 

 

Утяжеление гранулометрического состава верхней 2-метровой толщи в диапазоне связный песок – средняя супесь (табл. 2) несколько угнетает этот рост до 40-45 лет, а после 70 – стимулирует его (r = 0,59 – 0,63). В первый период роста, это может быть вызвано снижением увлажняющей эффективности весенне-летних осадков. В последующие годы обусловлено, по-видимому, разреживанием лесного полога, значительным сокращением текущего прироста, формированием его преимущественно за счет весеннего запаса почвенной влаги. Понижение УГВ с 4 до 8 м отрицательно сказывается на росте дуба в высоту после 5 лет, а повышение МГВ с 4 до 8-9 г/л его не угнетает, что обусловлено питанием молодого древостоя в основном влагой атмосферных осадков текущего и предшествующего периодов.

 

 

References

1. Manaenkov A.S., Rybashlykova L.P., Sivtseva S.N., Makhovikova T.F. Lesopastbishchnoe osvoenie opustynennykh zemel' Prikaspiya. [Silvopastoral development of desertified lands of the Caspian region]. Arid Ecosystems. 2023;29(1(94)):15-24. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.24412/1993-3916-2023-1-15-24.

2. Dogliotti G., Rizzo I., Baietto A. et al. Evaluating the effect of tree position on crown area, height, and crown asymmetry in Silvopastoral systems using drone laser scanning (DLS)-based segmentation. Agroforestry Systems. 2025;99:240. DOI: https://doi.org/10.1007/s10457-025-01340-3.

3. Le T.H., Bonari G., Sauerwein M. et al. Traditional agroforestry systems in Europe revisited: a systematic review. Agroforestry Systems. 2025;99:236. DOI: https://doi.org/10.1007/s10457-025-01335-0.

4. Llanos P.N., Gonzalez C.M., Fedrigo J.K. et al. Early-stage Eucalyptus-based silvopastures improve thermal comfort conditions for cattle grazing native grasslands during summer. Agroforestry Systems. 2025;99:255. DOI: https://doi.org/10.1007/s10457-025-01347-w.

5. Manaenkov A.S., Rybashlykova L.P. Increasing the efficiency of plant-cover restoration in the modern focus of deflation on pastures of the northwestern Caspian region. Arid Ecosystems. 2020;10(4):358-367. DOI: https://doi.org/10.1134/S2079096120040149.

6. Safeer M., Zubair M., Hussain T. et al. Climatic variability linkages with agroforestry adoption in Pakistan: a socio-ecological review. Agroforestry Systems. 2025;99:263. DOI: https://doi.org/10.1007/s10457-025-01359-6.

7. Sánchez-Romero R., Balvanera P., García-Barrios L.E. et al. Impacts of silvopastoral management intensity and forest age on vegetation and soils of dry tropical forests. Agroforestry Systems. 2025;99:220. DOI: https://doi.org/10.1007/s10457-025-01334-1.

8. Tyutyuma N.V., Bulakhtina G.K., Kudryashov A.V., Kudryashova N.I. Meliorativnaya effektivnost' kulis iz kustarnikov na aridnykh pastbishchakh yuga Rossii. [Meliorative efficiency of shrub coulisses on arid pastures of the south of Russia]. Arid Ecosystems. 2020;10(1):52-57. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.1134/S2079096120010126.

9. Uhl E., Biber P., Ulbricht M. et al. Analysing the effect of stand density and site conditions on structure and growth of oak species using Nelder trials along an environmental gradient: experimental design, evaluation methods, and results. Forest Ecosystems. 2015;2:17. DOI: https://doi.org/10.1186/s40663-015-0041-8.

10. Zhang H., Zhou Y., Ji X., Wang Z., Liu Z. Climate change drives the adaptive distribution and habitat fragmentation of Betula albosinensis forests in China. Forests. 2025;16(1):184. DOI: https://doi.org/10.3390/f16010184.

11. Lim W., Park H.-C., Park S., Seo J.-W., Kim J., Ko D.W. Modeling Tree Mortality Induced by Climate Change-Driven Drought: A Case Study of Korean Fir in the Subalpine Forests of Jirisan National Park, South Korea. Forests. 2025;16(1):84. DOI: https://doi.org/10.3390/f16010084.

12. Yang R., Wang F., Tang X., Cui J., Wang G., Guo L., Zhang H. Quantification of Soil Water Dynamics Response to Rainfall in Forested Hillslope Based on Soil Water Potential Measurement. Forests. 2025;16(1):75. DOI: https://doi.org/10.3390/f16010075.

13. Zhang W., Chen W., Xu M., Di K., Feng M., Wu L., Wang M., Yang W., Xie H., Chen J. et al. Differences in the Sensitivity of Gross Primary Productivity and Ecosystem Respiration to Precipitation. Forests. 2025;16(1):153. DOI: https://doi.org/10.3390/f16010153.

14. Kaplina N.F. Sostavlyayushchiye dinamiki prirosta ranney i pozdney drevesiny stvola duba chereshchatogo v nagornoy dubrave yuzhnoy lesostepi. [Components of the dynamics of early and late wood increment of the pedunculate oak stem in the upland oak forest of the southern forest-steppe]. Izvestiya vuzov. Lesnoy zhurnal = Russian Forestry Journal. 2020;(5(337)):51-63. (In Russ.).

15. Kuz'min S.R. Reaktsiya shiriny godichnogo kol'tsa i doli pozdney drevesiny u sosny obyknovennoy na pogodnyye usloviya v geograficheskikh kul'turakh. [Response of the width of the annual ring and the proportion of latewood in Scots pine to weather conditions in geographical cultures]. Izvestiya vuzov. Lesnoy zhurnal = Russian Forestry Journal. 2020;(5):64-80. (In Russ.).

16. Housset J.M., Tóth E.G., Girardin M.P., Tremblay F., Motta R., Bergeron Y., Carcaillet C. Tree-rings, genetics and the environment: Complex interactions at the rear edge of species distribution range. Dendrochronologia. 2021;69:125863. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dendro.2021.125863.

17. Kazimirović M., Stajić B., Petrović N. et al. Dynamic height growth models for highly productive pedunculate oak (Quercus robur L.) stands: explicit mapping of site index classification in Serbia. Annals of Forest Science. 2024;81:15. DOI: https://doi.org/10.1186/s13595-024-01231-0.

18. Laskurain N.A., Aldezabal A., Odriozola I., Camarero J.J., Olano J.M. Variation in the Climate Sensitivity Dependent on Neighbourhood Composition in a Secondary Mixed Forest. Forests. 2018;9(1):43. DOI: https://doi.org/10.3390/f9010043.

19. Maillet J., Nehemy M.F., Mood B., Pappas C., Bonsal B., Laroque C. A Multi-Scale Dendroclimatological Analysis of Four Common Species in the Southern Canadian Boreal Forest. Dendrochronologia. 2022;72:125936. DOI: https://doi.org/10.1016/j.dendro.2022.125936.

20. Savero A.M., Kim J.-H., Purusatama B.D., Prasetia D., Wahyudi I., Iswanto A.H., Lee S.-H., Kim N.-H. Radial Variation of Wood Anatomical Characteristics and Maturation Ages of Six Korean Oak Species. Forests. 2024;15(3):433. DOI: https://doi.org/10.3390/f15030433.

21. Tree Ring: Online International Tree-Ring Data Bank. NOAA, National Centers for Environmental Information. URL: https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/paleoclimatology-data/datasets/tree-ring


Login or Create
* Forgot password?