Орех грецкий (Juglans regia L.) принадлежит к семейству ореховых (Juglandaceae Lindl.). Дерево высотой до 30 м и до 2 м в диаметре. Долговечность 400 лет, однако известны и более старые ореховые деревья. Кора ствола серого цвета, долго остается гладкой, у старых деревьев неглубоко растрескивается.
Древесина твердая, вязкая, поддается гнутью, хотя и мало эластична, почти не коробится и слабо растрескивается, хорошо колется и режется и поэтому легка в обработке, прекрасно полируется, очень прочна, с красивой текстурой. Применяется в мебельной промышленности при изготовлении самых дорогих и красивых сортов мебели и для внутренней отделки зданий — полов, стен, потолков; салонов вагонов, кают пароходов, кабин самолетов и автомобилей; идет на токарные и резные изделия.
Крона свободно растущего дерева красивой куполо — или шаровидной формы, мощная, плотная и густая достигает очень крупных размеров. При проведении многочисленных обмеров кроны у деревьев ореха грецкого различного возраста в УССР нам пришлось столкнуться с правильной коррелятивной зависимостью диаметра вертикальной проекции кроны ореха и высоты ствола. Обычно величины их равны между собой, а вычисленный коэффициент корреляции между ними равен 0,93±0,01 (по Ю. И. Никитинскому).
Побеги голые, гладкие, блестящие, лишь при появлении опушенные, вначале зеленого цвета, затем коричневато-желтые, сердцевина их с тонкостенными мягкими перегородками. Побеги разделяются на ростовые и плодоносные. Плодоносные побеги ореха возникают не из обычных зимних почек, а из особых летних, образующихся в период цветения на плодоносных же побегах в верхней части, в непосредственной близости к пестичным цветкам. Летние почки ореха грецкого впервые описаны нами в 1955 г. Плодоносные побеги начинают рост из летних почек в середине или конце июня и заканчивают его в середине августа. Таким образом, плодоносные побеги можно назвать побегами вторичного роста или «Ивановыми», летними, побегами. Характерной особенностью строения плодоносных летних побегов ореха грецкого является образование в их основании аномальных листьев — вначале чешуевидных, затем простых, тройчатых и лишь после этого нормальных перистых листьев.
Аномальные листья плодоносных побегов недолговечны и в начале августа уже опадают, оголяя тем самым нижнюю часть побега. Плодоносные побеги поэтому уже издали отличаются от ростовых весенних побегов полным отсутствием листьев в своем основании. Кроме того, такие побеги хорошо заметны потому, что образуют ложную дихотомию (вильчатость) в связи с развитием обычно двух побегов из двух летних почек, недалеко расположенных друг от друга.
Начало роста побегов ореха грецкого в Кировоградской обл. УССР приходится на третью декаду апреля, временем же максимального прироста является середина мая. У ростовых побегов ореха наблюдается один цикл роста в течение вегетативного периода. Нормальный рост их оканчивается в середине июля. Плодоносные же побеги обладают двумя циклами роста — весенним, сопровождающимся цветением и образованием завязей, и летним — ростовым. Ростовой цикл плодоносного побега начинается с наступлением лета, в конце июня — начале июля, и заканчивается в середине августа. В этот период на плодоносном побеге закладываются цветочные почки.
Почки ореха грецкого разделяются на вегетативные, репродуктивные и почки восстановления всходов и сеянцев. К вегетативным относятся почки, образующие листостебельные, или ростовые, побеги. Они разделяются на боковые, расположенные в пазухах листьев по всему побегу, и вершинные, которыми оканчиваются побеги.
Репродуктивные, или цветоносные, почки разделяются на тычиночные, пестичные и летние. Тычиночные почки имеют продолговато-коническую форму длиной до 1,5 см буро-коричневатого цвета с многочисленными спирально расположенными чешуйками, как бы фасеточного строения. Они располагаются на плодоносных побегах, в верхней их части, по 1—2 и более вместе. Пестичные почки находятся на концах плодоносных побегов и по внешнему виду неотличимы от вегетативных конечных почек. Из пестичных почек развиваются плодоносные побеги с пестичными цветками.
Описанные нами летние почки образуются на плодоносящих побегах одновременно с появлением пестичных цветков, помещаясь в верхней части побега, в пазухах листьев. Летние почки быстро растут и вскоре после появления в мае достигают длины 0,7 см и толщины 0,4 см. Они имеют конусовидную форму, снаружи покрыты двумя короткоопушенными чешуйками зеленой окраски, помещаются на ножках, имеющих длину до 1 см и более и толщину 0,2 см. В течение 2—3 недель после появления происходит созревание летних почек и увеличение их в размерах. В конце июня начинается раскрывание летних почек и образование из них «Ивановых» побегов.
Кроме этих типов почек, у всходов и молодых сеянцев ореха грецкого в основании стволиков образуются группы почек особого строения и назначения. Они расположены в нижней части сеянца более или менее супротивно, двумя правильными параллельными рядами вдоль стволика, как бы разделяя его на две половинки. В каждом ряду находится от 5 до 10 почек. Назначение этих почек — восстанавливать всход ореха грецкого в случае повреждения его вершинки с листьями. Поэтому мы их предложили называть почками первоначального восстановления (ППВ) всходов или сеянцев ореха грецкого. ППВ образуются на зародыше еще в семени и обнаруживаются с момента появления стебелька всхода. Вначале эти почки имеют вид светло-зеленых бугорков, которые по мере роста всхода оформляются в небольшие почки. Верхние пары почек оказываются более жизнедеятельными и зрелыми, чем нижерасположенные, и если вершина всхода будет сломана или срезана, то две вышерасположенные ППВ вскоре раскрываются и образуют боковые побеги. Иногда после этого происходит рост и нижерасположенных второй и третьей пары почек. Таким образом, побеги из ППВ в случае утери вершинки всхода являются заменителями стволика.
Листья очередные сложные непарноперистые, очень редко парноперистые, длиной 20—40 см, иногда крупные, ароматные. Общее очертание листа удлиненно-обратнояйцевидное. В листе обычно находится 7—9 листочков, реже может быть 3—5 или 11—13. Встречаются также простые листья ореха грецкого, т. е. имеющие одну пластинку и черешок, а также листья с 2 и 4 листочками. Конечный листочек в сложном листе широкоовальный и, как правило, значительно крупнее боковых листочков, достигая 20 см длины и 10 см ширины.
Боковые листочки листьев несимметричные овальные или продолговато-яйцевидные с округлым основанием и клиновидной вершиной, короткочерешчатые или сидячие, достигают 15 см длины и 7 см ширины. Весной листья распускаются в конце апреля—начале мая, опадают в конце сентября — начале октября. Нормальных размеров листья достигают в июне.
Листья ореха грецкого обладают фитонцидностью. Простейшие, помещенные с листьями ореха, погибают в течение 12—18 с. Листья ореха также содержат большое количество витаминов С, В, Р, Е, провитамин А, каротин, а также красящие и дубильные вещества. Помимо того, в листьях ореха грецкого имеется эфирное масло, в количестве от 0,012 до 0,029 %, галловая кислота, инулин, инозит (мышечный сахар), алкалоид югландин и минеральные соли.
По форме листьев выделены декоративные формы ореха грецкого: monophylla DC. — листья простые; laciniata A. DC. (Loud.) — листья с рассеченными листочками; variegata hort. — пестролистная форма с белоокаймленными листочками; macrophylla hort. — листочки крупные.
Орех грецкий относится к однодомным растениям с раздельнополыми цветками. Тычиночные цветки его помещаются в прямых сережках, которые в период полной зрелости достигают 15 см длины и 1,5 см в диаметре и находятся по 1—3 на приросте прошлого года. Цветки в основании сережек имеют 20—30 тычинок, а в верхней части 6—8. Вначале цветут цветки, находящиеся в основании сережки, затем верхние. Тычиночный цветок состоит из трех листочков околоцветника и трех прицветников, сросшихся между собой основаниями. В центре околоцветника находятся нерегулярно расположенные тычинки. Каждая тычинка состоит из короткой нити, которой она прикреплена к околоцветнику, и связника с пыльниками.
Пыльники тычинки имеют продолговатую форму и в период созревания пыльцы вскрываются по бокам продольными щелями. Больше всего сережек находится в верхней части кроны и в наиболее освещенных ее частях. Пыльца ореха грецкого чрезвычайно питательна, она содержит (%): белка 23,15; сахара 13,72; клетчатки 38,60; воды 3,91 и золы 3,07. В связи с этим в период цветения пыльца привлекает в огромном количестве пчел.
Пестичные цветки появляются на плодоносных побегах текущего года и располагаются по 1, 2, 3, а в урожайные годы и по 4—5 цветков на одной цветоножке. Имеются формы ореха грецкого, у которых цветки собраны в кисти по 20 цветков и более. Пестичный цветок состоит из одногнездной завязи, образованной из двух плодолистиков и имеющей одну прямую семяпочку. Завязь нижняя, сросшаяся с четырьмя листочками околоцветника и двумя прицветниками, снаружи густожелезисто-опушенными. Пестичный цветок продолговато-овальной формы, до 1 см длины, в верхней части переходит в столбик и оканчивается двумя крупными широкими бахромчатыми рыльцами, светло-розовато-желтоватой окраски. В некоторых пестичных цветках обнаруживаются одно, три и четыре рыльца, что свидетельствует о числе плодолистиков завязи и будущем образовании из таких цветков одно-, трех — и четырехсемядольных плодов. Цветут пестичные цветки вскоре после начала роста побега и появления 3—4 листьев. По времени это приходится на конец апреля — начало мая, в зависимости от местности и метеорологических условий весны.
На одном и том же дереве ореха цветение тычиночных и пестичных цветков происходит в различное время. Это явление называется дихогамией. Вначале на одном и том же дереве цветут тычиночные цветки, после отцветения которых начинают цвести цветки пестичные. На другом дереве ореха в то же время цветение происходит в обратном порядке: вначале цветут пестичные цветки, а после них — тычиночные. Промежуток в цветении различных цветков на одном и том же дереве в среднем равен неделе. Благодаря дихогамии у ореха грецкого происходят перекрестное опыление и оплодотворение. Деревья, у которых вначале цветут тычиночные цветки, называются протоандричными, если же первыми цветут пестичные, то деревья относятся к протогиничным. Встречаются деревья гомогамные, цветение пестичных и тычиночных цветков совпадает.
В ореховых лесах и в искусственных посадках ореха Грецкого протоандричные и протогиничные деревья представлены примерно поровну или с небольшим преобладанием первых особей. Это наблюдалось многими исследователями. Однако характер наследственной передачи того или иного типа дихогамии еще слабо исследован. Опыты в этом направлении были проведены нами на Владимирской агролесомелиоративной опытной станции (Николаевской обл.). В 1951 г. здесь был заложен по методике Ф. Л. Щепотьева ореховый сад посевом семян, взятых от 30 деревьев ореха грецкого. Площадь сада 5 га. Семена при посеве сеяли от каждого дерева в отдельности. Это позволило вырастить потомство от деревьев ореха с известным типом дихогамии. Число потомства материнских деревьев насчитывает от 10 до 160 деревьев. Начиная с 9-летнего возраста они регулярно плодоносят. Такой метод создания популяции ореха грецкого позволил провести исследование разделения молодых деревьев по типу дихогамии. Учет числа протогиничных и протоандричных деревьев ореха в саду был произведен весной 1965 г. в период цветения. Потомство 30 материнских деревьев состоит из 1024 молодых деревьев, растущих в саду. Из этого количества 537 (52 %) деревьев являются протогиничными и 487 (48 %) протоандричными.
Эти общие данные показывают правильное разделение потомства деревьев ореха грецкого по типу дихогамии почти поровну, с незначительным преобладанием протогиничных деревьев в популяции. Каким же образом происходит разделение потомства по типу дихогамии и наследуется ли тип дихогамии материнской особи? Результаты нашего изучения дихогамии потомства позволяют в определенной степени ответить на это.
Проведенные исследования показывают, что каждая особь ореха грецкого при семенном размножении дает потомство, разделяющееся по типу дихогамии на протоандричные и протогиничные особи. Число этих особей может быть равным (дерево 8-3) или с небольшим уклонением в ту или другую сторону. Количественное выражение типов дихогамии у ореха грецкого напоминает характер разделения потомства по полу у разнополых особей в животном мире. Таким образом, тип дихогамии — наследственный признак, управляемый определенными генами.
С целью выяснения урожайности деревьев ореха грецкого в связи с дихогамией нами проведены соответствующие исследования в различных зонах Украины.
На Присивашской агролесомелиоративной опытной станции урожайность ореха грецкого изучали в 1964 г. в саду на 487 деревьях, среди которых 260 были протоандричными, а 227 протогиничными. С одного протоандричного дерева собрали в среднем 32,9 плода (100%), а с протогиничного 109,2 плода (330,2 %).
На Приднестровской опытной станции садоводства и виноградарства (Черновицкая обл.) исследовалась урожайность 11 протоандричных и 14 протогиничных деревьев 40-летнего возраста. В 1965 г. урожай протоандричных деревьев был на 30%, а в 1966 г. — на 41,6 % выше, чем у протогиничных, вместе с тем на другом участке этого же сада у деревьев 60-летнего возраста урожай протогиничных особей был на 11 % выше, чем протоандрнчных.
В условиях южнокиргизских ореховых лесов протогиничные деревья в возрасте 31 года имели максимальную урожайность 25,5 кг, в то время как протоандричные 9,7 кг (Коцарев, 1983).
Приведенные данные свидетельствуют о зависимости плодоношения ореха грецкого не только от типа дихогамии, но и от погодных условий той или иной климатической зоны. В районе резко континентального Присивашья более раннее образование завязей на протогиничных деревьях ореха имеет большее значение для повышенной урожайности, чем в условиях влажного климата Черновицкой обл.
Для повышения урожайности отдельных деревьев С. С. Калмыков прививал в крону протоандричного дерева черенки протогиничного и наоборот. Данные последующих наблюдений этого автора показали значительное повышение урожайности привитых деревьев.
Опыты по стерильности и фертильности протоандричных и протогиничных деревьев ореха грецкого были проведены нами на Приднестровской опытной станции садоводства и виноградарства (г. Черновцы). Одна часть цветков на протогиничных деревьях была опылена пыльцой с деревьев того же типа дихогамии (протогиничные Х протогиничные), другую опыляли пыльцой противоположного типа (протогиничные Х протоандричные), третью часть цветков не опыляли, и контрольные цветки были на естественном опылении. Аналогичная схема опыта была проведена на протоандричных деревьях. Результаты этого опыта показали, что урожайность исследованных деревьев ореха в контроле не отличалась по типам дихогамии. Искусственное опыление цветков пыльцой деревьев того же типа дихогамии, хотя бы взятой с соседних деревьев, дает очень слабые завязываемость и плодоношение. В то же время опыление цветков с деревьев противоположного типа дихогамии обеспечивает хорошие завязываемость и плодоношение.
В проведенном опыте также представляет интерес появления плодов без опыления. У протогиничных деревьев их было 1 %, а у протоандричных — 3 %. Этот факт подтверждает возможность апомиксиса у ореха грецкого.
Ореху грецкому свойственно в благоприятных климатических условиях цветение дважды в одно лето. Однако цвести и плодоносить вторично могут лишь отдельные особи этого вида.
Плод — ложная костянка, так как мясистый околоплодник его образован не завязью, а сросшимися между собой чешуйками прицветника и околоцветника. Плод ореха состоит из следующих частей: перикарпа — мясистого наружного околоплодника, эндокарпа — косточки ложной костянки скорлупы ореха и заключенного в эндокарпе ядра с зародышем семени. Перикарп ореха грецкого в свою очередь состоит из трех тканей — наружной тонкокожистой оболочки, внутренней сочномясистой ткани и многочисленных проводящих сосудов.
Наружная оболочка перикарпа имеет тонкое и густое опушение беловатыми и рыжеватыми железчатыми волосками. При созревании плода это опушение легко стирается и исчезает. Оболочка перикарпа зеленой окраски с большим количеством беловатых пятен, крупные скопления которых находятся в средней и нижней частях плода, а мелкие приурочены к его вершине. При легком растирании кожица перикарпа издает сильный и приятный запах. Сочно-мясистая внутренняя ткань перикарпа содержит в себе дубильные вещества — танниды, красящее начало, алкалоид юглон (С10Н6О3), а также нафтохинон. В незрелом состоянии плодов, особенно в стадии завязей, эта ткань чрезвычайно богата витаминами С (аскорбиновая кислота) и Р (рутин). Помимо витаминов С и Р, в зеленом околоплоднике ореха имеются кислоты цитроновая и яблочная, сахар, кальцийфосфат и оксалат кальция.
По количеству витамина С в молодых плодах орех грецкий превосходит все наиболее известные витаминозные растения (лимон, шиповник, черную смородину). В связи с этим незрелые плоды ореха грецкого используют для получения витамина С, приготовления варенья и витаминизации вин. При созревании плода мясистая часть перикарпа темнеет, засыхает и растрескивается, освобождая заключенный в ней эндокарп.
Эндокарп плода ореха грецкого, называемый обычно орехом, состоит из скорлупы и ядра с зародышем. По форме эндокарп чрезвычайно изменчив и варьирует от шаровидной, яйцевидной до овальной и удлиненно-вытянутой. По размерам встречаются эндокарпы не более вишни, а самые крупные «бомбы» имеют длину от 5 до 6 см. Очень изменяется эндокарп по форме поверхности скорлупы и ее окраске. Встречаются плоды с ровной поверхностью скорлупы, слабоморщинистой и глубокобороздчатой, бугорчатой и т. п. По окраске скорлупы эндокарпы бывают светло-желтыми, песочными, буровато-коричневыми и т. д. Такая изменчивость эндокарпа представляет большой интерес для селекции.
По толщине скорлупы различают орехи тонко — и толстокорые. Наиболее ценны плоды со средней толщиной скорлупы. Обычно эндокарп состоит из двух створок скорлупы, образованных двумя плодолистиками завязи и соединенных швами различной толщины и длины. В таких двустворчатых и двухшовных эндокарпах ядро имеет две семядоли. Однако встречаются аномальные эндокарпы, состоящие из одной створки с одним швом, а также из трех и четырех створок с тремя и четырьмя швами, образованных соответственно одним, тремя и четырьмя плодолистиками завязи. В таких плодах ядра имеют один зародыш, а число семядолей равно числу створок скорлупы, т. е. они одно-, трех — и четырехсемядольные, а по числу швов одно-, трех — и четырехшовные.
Кроме наружной деревянной оболочки, скорлупа эндокарпа ореха грецкого имеет также внутренний кожистый слой, выстилающий скорлупу и образующий перегородки между семядолями. У культурных, особенно тонкокорых, форм ореха грецкого внутренняя оболочка скорлупы тонкая, пленчатая и слабо развита, у толстокорых же диких форм эта оболочка бывает грубой, деревянистой, сильно развитой, своими выростами она скрепляет ядро, мешая его извлечению. Характер развития внутренней оболочки скорлупы эндокарпа положен в основу классификации ореха грецкого по плодам (Соколов, 1949).
Створки скорлупы эндокарпа ореха грецкого в местах соединения утолщены, образуют шов. Шов скорлупы эндокарпа является морфологическим признаком при выделении форм ореха грецкого. Он может быть утолщенным, длинным или коротким, выдающимся или сглаженным и незаметным. Слаборазвитые швы скорлупы эндокарпа свойственны культурным формам.
Скорлупа орехов при массовом ее получении имеет хозяйственное значение. В США она употребляется при изготовлении линолеума, наждачного камня и толя, вследствие высокого содержания в скорлупе клетчатки ее используют при выработке динамита, из скорлупы добывают активированный уголь, в размолотом виде она может служить удобрением, так как содержит в себе фосфор, калий и кальций.
Ядро ореха состоит из семядолей и заключенного между ними зародыша семени. Семядоли сильно разветвлены и состоят из питательных веществ, необходимых для зародыша. В состав семядолей входят в среднем 65 % жирного масла, 17 % белка, 16 % углеводов, небольшое количество воды, 0,3 мг % витамина В1, следы витаминов А и В2, витамины К, Е, С. Калорийная ценность ядра ореха грецкого в 7 раз выше равного количества говядины.
Масло из плодов ореха грецкого для пищевых целей добывают прессованием. Оно богато ненасыщенными жирными кислотами — линолевой, линоленовой и олеиновой. Масло ореха грецкого относится к ценным диетическим продуктам подобно кукурузному и кунжутному маслам. Оно представляет большую ценность также в парфюмерной промышленности, являясь хорошим растворителем для получения розового, фиалкового, гераниевого и других эфирных масел.
Тахинная и косхалва готовятся из жмыха после выжимания из орехов масла. Жмых (шрот) богат белками, в которых много незаменимых аминокислот, особенно лизина. По содержанию последнего (6,2 на 100 г) белок орехов превосходит белок куриных яиц (4,9 г на 100 г; Гранчаров, 1971).
Из минеральных веществ в плодах орехов содержатся калий, кальций, железо, соли кобальта, фосфора и сера. Особенно много в них калия, фосфора и серы. Из микроэлементов в плодах следует отметить наличие йода, а также цинка.
Ядро покрыто тонкой кожистой оболочкой, имеющей коричневатую окраску. Оболочка ядра содержит дубильные вещества и придает вкусу ядра легкую терпкость и горечь. Хозяйственная ценность плодов ореха зависит от легкости извлечения ядра из скорлупы, заполненности ядром скорлупы эндокарпа и вкуса ядра. Особенно ценны орехи, у которых ядра по массе составляют более 50 % от массы эндокарпа и легко извлекаются из скорлупы целиком или крупными частями.
По содержанию жира орехи варьируют в пределах 50—75 %, а иногда и более. Изменение содержания жира зависит от индивидуальной изменчивости и географических условий. Содержание жира в ядре колеблется также довольно сильно в пределах особи. Так, нами получены данные о большем содержании жира в плодах из внутренних частей кроны и меньшем в орехах, находящихся на периферии и вверху кроны. Созревание плодов наступает во второй половине сентября. Однако имеются формы с ранним созреванием плодов (в конце августа) и поздним (в конце сентября).
Орех начинает плодоносить в 7—10-летнем возрасте. Выделены также формы его, которые плодоносят в 3—4-летнем возрасте и даже в однолетнем (сорт Идеал). Плодоносит грецкий орех ежегодно, максимум плодоношения приходится в южных условиях на 50—100 лет, при этом хорошо развитые деревья приносят урожай до 100 кг и более. На орошаемых участках в равнинных и предгорных районах Узбекистана урожайность одного взрослого дерева достигает 73—125 кг, а старого с мощной кроной 300—500 кг. Плоды на побегах располагаются по 1—2 и 3, в урожайные же годы по 3, 4, 5 плодов на одной плодоножке. Встречаются сорта с кистевым расположением плодов. В кисти таких сортов может находиться до 20 плодов и более.
В 1 кг насчитывается до 100 шт. очищенных от наружной мясистой оболочки перикарпа плодов ореха грецкого. Число это может колебаться от 60 до 150 шт.
Корневая система ореха грецкого относится к смешанному типу с хорошо развитым стержневым корнем и далеко идущими в стороны поверхностными боковыми корнями. В первые годы жизни у сеянца ореха грецкого развивается преимущественно вертикальный корень, который к 3—5 годам достигает 150 см глубины (Соколов, 1949). В дальнейшем рост стержневого корня ореха происходит медленнее, чем в первые годы жизни, и в 20-летнем возрасте длина его составляет 3,5 м.
Боковые корни возникают на стержневом в первый же год жизни сеянца ореха в виде довольно слабых и тонких образований. Однако уже к 5 годам боковые корни ореха разветвляются, и их система достигает по диаметру 2 м, к 20-летнему возрасту — 6 м и в 100-летнем возрасте — 20 м, превосходя в несколько раз длину стержневого корня. Для лучшего улавливания атмосферной влаги и использования наиболее плодородных верхних слоев почвы боковая система корней ореха грецкого размещается преимущественно близ поверхности почвы, на глубине 20—50 см. Для обеспечения влагой из более глубоких почвенных горизонтов боковые корни образуют на своих окончаниях своеобразные якорные корни, идущие вглубь. Для использования питательных веществ в нулевом горизонте почвы боковые корни ореха образуют небольшие вертикальные отростки, направленные вверх к поверхности почвы. Обычно разветвления этих корневых образований покрыты эндотрофной микоризой. Корневая система ореха грецкого в несколько раз превосходит по линейным и объемным размерам надземную часть.
Исследования Г. М. Чернобая в 1971 г. в степной части Крыма показали, что у деревьев ореха грецкого в 10—12-летнем возрасте корневая система по диаметру в 3—4 раза превышает поперечник кроны. Основная масса корней размещается на глубине 30—85 см, стержневой корень тонкий. Не достигая 2 м длины, он прекращает рост и начинает ветвиться.
В корневой системе ореха грецкого в прикубанской плодовой зоне Краснодарского края (по Н. А. Тхагушеву) количественно преобладают вертикальные корни (59,4 % от всей массы корневой), которые расположены в радиусе 150—200 см от ствола и проникают на глубину 300—400 см. Горизонтальные корни располагаются главным образом до границ проекции кроны (под кроной 77,83 %, вне проекции кроны 22,17 %). Глубина залегания горизонтальных корней 16—180 см. Основная масса горизонтальных корней расположена в горизонте 60—80 см.
Почвы для ореха грецкого должны иметь нейтральную или щелочную реакцию (pH 7). К таким почвам относятся черноземные, лёссовидно-суглинистые и т. п.
В отношении к свету орех грецкий занимает промежуточное место между светолюбивыми и теневыносливыми породами, несколько более тяготея к первым. Такое положение ореха по светолюбию в сравнении с другими свидетельствует о том, что при выращивании ореха грецкого в лесных смешанных насаждениях допустимо лишь боковое отенение нижней части его ствола и кроны. Вершина дерева и вся средняя часть кроны должны быть открыты для солнечного освещения со всех сторон.
При выращивании ореха в садах с целью получения плодов деревья его должны быть полностью открыты для доступа света.
В прямой связи со светолюбием ореха грецкого стоит рост его ствола в высоту и толщину. Орех грецкий обладает очень быстрым ростом в благоприятных климатических условиях. В первый год жизни сеянец ореха грецкого может достигнуть 30 см высоты и 1 см в диаметре, как исключение высота может быть и большей. На второй год жизни рост усиливается, и высота сеянца может быть равна 1 м. Обычный хороший прирост побегов ореха грецкого в высоту в украинских условиях ежегодно равен 0,5 м длины и 1 см толщины. В годы с большим количеством влаги прирост побегов ореха грецкого в посадках в Харьковской обл. достигал 1,5 м.
Рост побегов происходит наиболее бурно в мае; в это время они достигают своей обычной величины, в июне происходит затухание роста первичной меристемы побегов, но идет прирост в толщину. В начале июня на Украине рост побегов в длину заканчивается и закладывается верхушечная почка, у плодоносных же побегов окончание роста наступает на месяц позднее. В некоторые особенно влажные и теплые годы рост побегов ореха может продолжаться до глубокой осени, тогда может возникнуть опасность повреждения растущих побегов осенними морозами, особенно если экземпляры ореха незимостойки по своему происхождению.
В Болгарии рост ореха грецкого в высоту в первый год жизни достигает 25 см, а корень в это же время в 4—5 раз длиннее ствола, на 2-й год высота равна 40—90 см, в 6-летнем возрасте 220—250 см и в 60—80-летнем 15—20 м. По диаметру ствола орех грецкий в Болгарии растет до 350—400 лет и достигает 1 м и более.
Наиболее бурным ростом обладают особи ореха грецкого порослевого происхождения. А. Ф. Зарубин отмечал случаи огромного прироста поросли ореха грецкого в Киргизской ССР. В первый год поросль достигла 3,6 м высоты, на следующий год прирост составил 1,8 м.
Энергичный рост ореха грецкого в высоту продолжается до 40—50 лет, затем он постепенно затухает, рост же в толщину продолжается в течение всей жизни дерева, причем в молодом возрасте деятельность камбия сильная, в старости же очень слабая.
Вегетационный период ореха грецкого от начала появления листьев и до листопада укладывается в зависимости от климатических условий в 120—200 дней. В Черновицкой обл. он равен 155—176 дням, в Кировоградской обл. 150—160 дням и в Харьковской 130—140 дням.
Орех грецкий может произрастать на почвах достаточно плодородных, для его насаждений пригодны почвы с содержанием органических веществ не менее 2,5—3 % в слое глубиной до 50 см. Почвы с меньшим содержанием гумуса необходимо удобрять навозом или другими органическими удобрениями. Если в почве количество гумуса достигает только 1 %, то следует вносить 40—50 т навоза или 25—50 т перепревшей соломы, смешанной с 5—10 ц аммиачной селитры.
Г. В. Бульботко (1975) показал, что на средне — и сильносмытых почвах склонов Черновицкой обл. орех грецкий не следует выращивать, так как в таких условиях уменьшаются рост, урожайность и морозостойкость растений.
Необходимое условие хорошего роста ореха грецкого — достаточная влажность почвы. Избыточно влажные, мокрые, болотистого типа почвы, равно как и очень сухие и сильнозасоленные, непригодны для его культуры. Однако при достаточном содержании влаги в почве последняя должна обладать и хорошей дренирующей способностью, а также воздухопроницаемостью.
По нашим наблюдениям в УССР, орех грецкий по сравнению с другими видами Juglans является наиболее засухо — и жароустойчивым видом. То же самое находил в условиях Средней Азии А. В. Турский. В качестве критерия для определения степени засухоустойчивости он брал длину жилок и число устьиц в листьях различных видов ореха. Относительные величины эти соответственно равны: у ореха грецкого 75 и 57, у черного — 105 и 71 и у серого — 110 и 83. Эти исследования позволили А. В. Турскому установить ряд по уменьшению засухоустойчивости у видов Juglans: грецкий, черный, сердцевидный, Зибольда, маньчжурский и серый.
Несмотря на засухоустойчивость ореха грецкого, многие исследователи рекомендуют применять его орошение. П. П. Дорофеев в 1953 г. предлагал в условиях полузасушливого климата Молдавии на террасных местах поливать насаждения ореха грецкого. По его расчетам, в ореховых средневозрастных посадках при поливе 1 га площади необходимо в течение вегетационного периода использовать до 2,5—3 тыс. м3 воды. Полив для роста побегов ореха грецкого предлагается применять до конца июня, а для роста плодов до половины июля. Все количество воды следует расходовать в 3—4 полива за один сезон.
Отмечается значительное повышение урожайности грецкого ореха в условиях полива. По С. A. Reed и J. Davidson 1958), на орошаемых участках урожай орехов в Калифорнии равняется 1830 кг/га, а на неорошаемых 500 кг. Болгарские ореховоды также считают очень важным орошение плодоносящих ореховых садов.
Применение поливов в молодых культурах ореха грецкого усиливает их рост, повышает морозостойкость и способствует более раннему переходу к плодоношению. На орошаемых пойменных участках р. Вахша в Таджикистане в 3-летнем возрасте орех грецкий достигает высоты 3 (5) м и 1,7 см в диаметре, а в 19-летнем соответственно 14,2 м и 31 см. На Персиановской опытной мелиоративной станции близ Новочеркасска Ростовской обл. орех грецкий очень отзывчив на орошение, в сильной степени повышая рост кроны, высоты ствола, корневой системы. Урожаи повышаются в 3—5 раз по сравнению с урожаем неорошаемых деревьев.
При орошении на юге Украины (Аскания-Нова) орех в 7-летнем возрасте достигает высоты 4,2 м и 4,7 см в диаметре, вполне зимостоек и в высокой степени засухоустойчив. В этих же условиях орех грецкий в 60-летнем возрасте достигает высоты 25 м и 35 см в диаметре ствола.
Таким образом, несмотря на высокую способность ореха грецкого выносить засушливые условия, орошение будет способствовать лучшему его росту и развитию. Особенно важно орошение насаждений ореха грецкого в засушливых районах для получения высоких урожаев плодов.
Орех грецкий относится к породам довольно теплолюбивым, однако в процессе интродукции на европейской территории СССР его теплолюбив претерпело значительные изменения. Известно, что в южных и юго-западных районах Украины орех легко приспосабливается и может без существенного вреда выносить 30 и даже 40-градусные морозы. Это связано с тем, что орех грецкий заблаговременно хорошо подготавливается к зиме, рост его побегов заканчивается в середине июля, после чего на них закладываются верхушечные почки и к осени происходит их одревеснение.
Созревание плодов и листопад также проходят в начале осени — в сентябре или в первой половине октября, в зависимости от местности. Таким образом, ритм развития ореха грецкого содействует приспособлению его к зимним условиям. Имеется много данных, что и в местах своего естественного распространения — в высокогорных условиях Афганистана и Ирана с высотой 3000 м над ур. м.— орех грецкий с успехом выдерживает морозы, превышающие —30 °С. В Узбекистане обмерзание однолетних побегов начинается только при —27—28 °С. По Т. Захову (1962), грецкий орех произрастает в оптимальных для него условиях Болгарии, очень хорошо переносит зимой морозы в —38,3 °С.
Особенно показательна высокая зимостойкость ореха грецкого на левобережной Украине и в других новых районах его культуры на европейской территории СССР. Здесь с применением постепенного отбора наиболее зимостойких форм ореха за последние десятилетия удалось получить поколения высокоморозоустойчивых деревьев. Из этих форм уже созданы плантации на десятках гектаров. Ореховые деревья в них легко выносят 38-градусные морозы и успешно плодоносят. Так, в наиболее удаленном на север пункте Харьковской обл.— г. Купянске молодой ореховый сад в возрасте 18 лет на площади 9 га принес в 1966 г. урожай очищенных плодов по 1 т с гектара. Такие же плантации ореха селекционного происхождения успешно произрастают в Херсонской, Николаевской и Кировоградской областях, деревья в них переносят морозы ниже —30 °С и плодоносят. Культура ореха благодаря селекции продвигается и севернее пределов Украины — в Воронежскую, Белгородскую, Курскую и Брянскую области, в Белоруссию и республики Прибалтики, в условия Москвы.
Методами селекции и отдаленной гибридизации выведены совершенно зимостойкие и морозоустойчивые формы ореха грецкого, растущие в различных почвенно-климатических зонах нашей страны. Очень показателен опыт культуры ореха грецкого в Москве, на Ленинских горах, проведенный А. М. Озолом. Путем селекции семян различного происхождения он вырастил морозостойкие деревья ореха грецкого, впервые в истории плодоносящие в Москве. Наиболее морозостойким в его опытах оказалось потомство грецкого ореха из Кировоградской обл. УССР и Дагестана.
Повышения морозоустойчивости ореха грецкого физиологическими и агротехническими методами в условиях Ленинграда добились ученые Ботанического института АН СССР. В их опыте применены следующие приемы: а) выращивание растений в условиях короткого (10—11-часового) дня; б) 2—3-кратное опрыскивание растений во второй половине лета водным раствором гетероауксина повышенной концентрации (удвоенной в июле и утроенной в августе—сентябре) до их укоренения; в) уменьшение содержания влаги в почве на 25—30 % начиная с 15 июля — 1 августа в первые 2—3 года жизни путем дренирования или покрытия поверхности почвы под кронами деревьев кровельным толем.
Путем внесения фосфорно-калийных удобрений под молодые растения ореха грецкого можно добиться повышения их зимостойкости, этому же содействует и гидразид малеиновой кислоты.
Начавшие рост весной почки, побеги, цветки ореха грецкого часто и повсеместно страдают от весенних поздних заморозков в мае.
В растениеводстве известны многие мероприятия борьбы с ними. Применимы они и в ореховых плантациях. Более кардинальными являются селекционные меры отбора поздноцветущих форм грецкого ореха, «уходящих» от весенних возвратов морозов. Такие формы получены на Украине, в Крыму и в других районах страны.