CC BY
34
liorace. Praha, 1984, Vol. 20, no. 1, pp. 55-61.
11. Kaar E. Kiviste maavarade kaevandamide ja puistangute rekultiveerimine Eestis. Tartu, 2010, 444 p.
12. Kohnke H. The reclamation of coal mine spoils. Advances in agronomy. 1950, no. 2, pp. 317-349.
13. Singh V. et al. Geographical Adaptation and Distribution of Seabuckthorn (Hippophae L.). Resources. In: Seabuck-thorn (Hippophae L.): A Multipurpose wonder plant, 2003, Vol. 1, pp. 21-34.
14. Stys S. Rekultivace tecnogennich krajin. Uhli. 1983, Vol. 31, no. 2, pp. 84-86.
15. Turner D., Muir K. The handbook of soft frait growing. London etc: Croom Helm, 1985, 14, 181 p.
Сведения об авторах
Панков Яков Владимирович - профессор кафедры лесных культур, селекции и лесомелиорации ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», доктор сельскохозяйственных наук, профессор, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: yakovpankov@yandeх.ru
Хамарова Зора Хакимовна - ведущий научный сотрудник ФГБНУ «Северо-Кавказский НИИ горного и предгорного садоводства», кандидат сельскохозяйственных наук, г. Нальчик, Российская Федерация; e-mail: [email protected]
Алиев Игорь Нажафович - заведующий отделом технологий горного и предгорного садоводства ФГБНУ «Северо-Кавказский НИИ горного и предгорного садоводства», доктор сельскохозяйственных наук, доцент, г. Нальчик, Российская Федерация; e-mail: [email protected]
Information about authors
Pankov Yakov Vladimirovich - Professor of forest crops, breeding and forest reclamation, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», DSc in Agricultural, Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: yakovpankov@yandeх.ru
Hamarova Zora Hakimovna - leading researcher Federal State Budget Research Institution «North Caucasus Research Institute of mountain and foothill gardening», PhD in Agricultural, Nalchik, Russian Federation; e-mail: [email protected]
Aliyev Igor Nazhafovich - head of the department of technology of mountain and foothill gardening Federal State Budget Research Institution «North Caucasus Research Institute of mountain and foothill gardening», DSc in Agricultural, Associate Professor, Nalchik, Russian Federation; e-mail: [email protected]
DOI: 12737/21679 УДК 630*233:631*618
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ
доктор сельскохозяйственных наук, доцент Э. И. Трещевская1 доктор сельскохозяйственных наук, профессор Я. В. Панков1 кандидат биологических наук, доцент Е. Н. Тихонова1 кандидат сельскохозяйственных наук Т. А. Малинина1 1 - ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г. Ф. Морозова»,
г. Воронеж, Российская Федерация
Добыча полезных ископаемых открытым способом приводит к формированию техногенно нарушенных земель. Они характеризуются экстремальными условиями для жизни всего живого. Наибольшая площадь нарушенных земель Центрально-Черноземного региона находится в районе деятельности предприятий Курской магнитной аномалии. Основным направлением восстановления техногенно нарушенных земель является лесная рекультивация. Биоценозы спо-
собствуют изменению свойств субстратов и превращению их в первичные почвы - эмбриоземы. Растительность на отвалах поглощает из субстратов и воздуха азот, зольные элементы и тяжелые металлы, которые возвращает с опадом. Листья (хвоя) и мелкие корни оказывают непосредственное влияние на аккумуляцию веществ в субстратах. Деревья и кустарники на гидроотвале по количеству химических элементов в листьях и мелких корнях располагаются в порядке возрастания в следующий ряд: сосна обыкновенная - береза повислая - тополь гибридный - облепиха крушиновая -робиния лжеакация - бузина красная - карагана древовидная. Из всех химических элементов максимальное накопление азота характерно для пород-азотонакопителей. По этому признаку деревья и кустарники располагаются в порядке возрастания в следующий ряд: сосна обыкновенная - береза повислая - карагана древовидная - тополь гибридный - облепиха крушиновая - робиния лжеакация. Бобовые травы характеризуются значительной аккумуляцией азота и всех зольных элементов по сравнению с сорным разнотравьем. Их рекомендуется высевать в будущих междурядьях лесных культур за год до посадки для улучшения азотного режима техногенных субстратов. По количеству тяжелых металлов (железо, медь, титан, марганец, никель) территория Курской магнитной аномалии не оказывает вредного влияния на здоровье человека. Рекомендуется создание насаждений из пород-азотонакопителей для быстрейшего восстановления нарушенных земель на первом этапе биологической рекультивации.
Ключевые слова: техногенно нарушенные земли, лесная рекультивация, древесная порода, химический элемент.
CHEMICAL COMPOSITION OF VEGETATION IN MAN-MADE LANDSCAPES KURSK MAGNETIC
ANOMALY
DSc in Agricultural, Associate Professor E. I. Treschevskaya1 DSc in Agricultural, Professor Ya. V. Pankov1 PhD in Biological, Associate Professor E. N. Tikhonova1 PhD in Agricultural T. A. Malinina1
1 - Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov», Voronezh, Russian Federation
Abstract
The open-mining leads to the formation of the post-miningo or disturbed lands, which are characterized by extreme conditions. The largest area of the post-mining and disturbed lands in Central Black Soil Region are situated near the Kursk magnetic anomaly enterprises. The main direction of the restoration of the post-mining lands is the forestry reclamation. The biocenosis contribute to changes of substrates properties and their transformation into primary soil ("embryonic soils"). The dumps vegetation absorbs nitrogen, ash elements and heavy metals from the substrate and air and returns the above-mentioned elements with litter. The leaves (needles) and small roots have a direct influence on the accumulation of nutrients in the substrates. Trees and shrubs on dumps are ranging in this order according to the amount of chemical elements in leaves and fine roots: Pinus sylvestris - Betula verrucosa - Populus hybrid - Hippophaë rhamnoides - Robinia pseudoacacia - Sambucus racemosa - Caragana arbo-rescens. The maximum accumulation of nitrogen is typicall for nitrogen accumulation species. On this basis, trees and shrubs are arranged in the follow ascending order: Pinus sylvestris - Betula verrucosa - Caragana arborescens - Populus hybrid - Hippo-phaë rhamnoides - Robinia pseudoacacia. Legumes are the most nitrogen-accumulative plants as well as mineral elements-accumulative ones compared with weeds. They are recommended to be sown in the between of the rows the year before forest planting to improve the nitrogen regime of technogenic substrates. The amount of heavy metals (iron, copper, titanium, manganese, nickel) on the territory of the Kursk magnetic anomaly is not harmful for human health. For the fastest restoration of post-mining lands it is recommended to plant tree species which accumulate nitrogen.
Keywords: post-mining lands, forest recultivation, tree species, chemical element.
Добыча полезных ископаемых открытым спо- шенных земель, характеризующихся экстремальными
собом приводит к формированию техногенно нару- условиями для жизни всего живого. Наибольшая пло-
щадь нарушенных земель Центрально-Черноземного региона находится в районе деятельности предприятий Курской магнитной аномалии (КМА).
Скорость самозарастания нерекультивирован-ных отвалов очень низкая, что свидетельствует о необходимости обязательной их рекультивации. Основным направлением восстановления техногенно нарушенных земель является лесная рекультивация, которая проводится на биологическом этапе восстановления почвен-но-растительного покрова [4, 7, 8, 10].
Биоценозы, образующиеся на субстратах, слагающих отвалы, способствуют изменению их свойств и ускоряют формирование примитивных (первичных) почв - эмбриоземов [1].
На гидроотвале Березовый лог КМА в процессе лесной рекультивации созданы насаждения древесных пород и кустарников, химический состав которых, а также бобовых многолетних трав, сорного разнотравья и мохового покрова представлен в табл. 1. Содержание азота и зольных элементов приводится в листьях (хвое) и мелких корнях, оказывающих прямое влияние на аккумуляцию веществ в субстратах.
Из изученных деревьев и кустарников наиболее богаты минеральными элементами карагана древовидная - 7,22 и бузина красная - 6,90 %. Немного уступают им робиния лжеакация - 5,93 и облепиха - 5,15 %, далее идет тополь с суммой азота и зольных элементов, равной 4,06 %. Крайне бедным химическим составом отличаются береза - 2,91 и сосна - 2,86 %.
В соотношении минеральных элементов в составе различных растений имеется определенная закономерность. Так, например, робиния, карагана, облепиха и бузина отличаются высоким содержанием азо-
Химический состав растител
та, на втором месте у этих пород кальций. У робинии и облепихи третье место занимает калий, четвертое -фосфор, в то время как у караганы наблюдается значительное накопление магния, а у бузины идет активная аккумуляция фосфора, занимающих вместе с магнием третье место после кальция. В насаждении тополя над всеми элементами преобладает кальций, кроме того, он отличается высокой концентрацией калия и кремнезема.
Содержание химических элементов в различных частях растений неодинаково. У всех растений наиболее высокая концентрация азота и зольных элементов отмечается в листьях и хвое, далее идут мелкие корни и ветви, затем - крупные корни и ветви и на последнем месте - ствол [9].
Количество химических элементов в листьях березы, тополя, караганы и облепихи колеблется в пределах 7,20-5,15 %. Хвоя сосны значительно беднее -3,94 %, а в листьях робинии и бузины обнаружено максимальное количество азота и зольных элементов -11,5-14,5 %.
Из минеральных элементов по степени аккумуляции в листьях на первом месте оказались азот (1,695,55 %) и кальций (0,83-5,24 %). В листьях облепихи, бузины и караганы заметно повышенное содержание магния (0,83-2,08 %), а в листьях березы и робинии наблюдается тенденция к увеличению аккумуляции фосфора (0,63-0,93 %). Такие элементы, как кремнезем, алюминий и железо, содержатся в листьях в наименьших количествах - в сотых и реже десятых долях процента. Листья тополя, напротив, отличаются высокой концентрацией кальция (2,57 %), в них также имеет место опережение содержания калия (1,30 %) над азо-
Таблица 1
на техногенно нарушенных землях
Растительность Содержание химических элементов, % на сухое вещество
N Si А1 Fe Са Mg К Р сумма
Береза повислая 0,97 0,11 0,05 0,07 0,89 0,18 0,26 0,38 2,91
Бузина красная 3,29 0,11 0,05 0,11 1,61 0,71 0,53 0,49 6,90
Облепиха крушиновая 3,21 0,07 0,05 0,15 0,66 0,31 0,35 0,35 5,15
Карагана древовидная 4,06 0,23 0,07 0,11 1,46 0,62 0,33 0,34 7,22
Робиния лжеакация 2,62 0,15 0,04 0,09 1,96 0,26 0,42 0,39 5,93
Сосна обыкновенная 0,98 0,18 0,07 0,08 0,56 0,14 0,43 0,42 2,86
Тополь гибридный 0,83 0,36 0,03 0,06 1,47 0,24 0,69 0,38 4,06
Эспарцет песчаный 4,02 0,69 0,15 0,18 1,52 0,19 2,40 0,38 9,53
Разнотравье 0,86 0,73 0,13 0,11 0,66 0,28 1,17 0,20 4,14
Зеленый мох 1,49 0,70 0,17 0,28 1,06 0,69 0,68 0,10 5,17
том (1,23 %), занимающим третье место.
Учитывая, что общая зольность опавших листьев деревьев и кустарников выше по сравнению с зелеными, то очевидно значительное участие насаждений в накоплении в субстратах гидроотвала биологически важных химических элементов: кальция, калия, магния, фосфора.
Химический состав разнотравья отличается повышенным содержанием калия и кремнезема. В общем травы характеризуются низкой зольностью и крайне обеднены такими важными элементами, как азот и кальций.
Для эспарцета, высеваемого в междурядьях лесных культур, характерно накопление азота и калия в надземной массе, азота и кальция - в корнях. Общее количество химических элементов в бобовых травах более чем в два раза превышает их содержание в сорном разнотравье.
В зеленых мхах содержится 5,17 % химических элементов, из которых преобладает азот (1,49 %), а из зольных элементов - кальций (1,06 %). Кроме того, во мхах обнаружена повышенная аккумуляция кремнезема и железа.
Растительность на отвалах поглощает из субстратов и воздуха не только азот и зольные элементы, но и тяжелые металлы, которые также возвра-
щает с опадом. Содержание тяжелых металлов в ассимилирующих органах растительности приводится в табл. 2.
В связи с тем, что гидроотвал находится в непосредственной близости от железорудного карьера, в первой зоне загрязнения, особый интерес представляет содержание железа в листьях деревьев и кустарников. Особенно большое количество железа выявлено в листьях азотфиксирующих пород - робинии, караганы и облепихи. На втором месте по содержанию этого элемента стоят тополь и кустарники - смородина и бузина; меньше всего железа аккумулируется в хвое сосны обыкновенной.
Для некоторых пород содержание тяжелых металлов в растительности на нарушенных землях сравнивается с зональными почвами, не подверженными влиянию техногенеза. Из табл. 2 видно, что содержание железа в листьях древесных пород, произрастающих на зональных почвах, в 2,5-3,0 раза ниже. В зеленой массе эспарцета и сорного разнотравья происходит интенсивная аккумуляция железа, содержание которого превышает количество этого элемента в травах, произрастающих вне сферы влияния железорудных разработок КМА, соответственно в 1,5 и 2,1 раза.
Таблица 2
Содержание тяжелых металлов в ассимилирующих органах растительности на нарушенных и зональных землях
Растительность Содержание тяжелых металлов, мг/кг
Fe ТС Мп № Си
Гидроотвал Березовый лог
Бузина красная 780 134 36 3,0 -
Карагана древовидная 960 310 76 3,9 7,5
Облепиха крушиновая 1000 514 89 3,8 6,9
Робиния лжеакация 1200 602 103 4,4 7,2
Смородина золотистая 800 158 41 2,2 4,3
Сосна обыкновенная 520 118 52 2,1 5,5
Тополь гибридный 740 190 84 2,5 3,7
Эспарцет песчаный 620 480 58 3,4 6,6
Разнотравье 440 75 40 3,1 3,1
Зональные почвы
Карагана древовидная 240 171 810 3,0 7,0
Робиния лжеакация 450 360 1050 3,8 6,7
Сосна обыкновенная 180 84 600 3,0 5,0
Тополь гибридный 300 137 980 2,7 -
Эспарцет песчаный 410 326 115 2,9 6,0
Разнотравье 205 80 73 2,5 2,5
Библиографический список
1. Андроханов, В. А. Почвы техногенных ландшафтов: генезис и эволюция [Текст] / В. А. Андроханов, Е. Д. Куляпина, В. М. Курачев. - Новосибирск : СО РАН, 2004. - 151 с.
2. Глазовская, М. А. Общее почвоведение и география почв [Текст] : учеб. / М. А. Глазовская. - М. : Высш. шк., 1981. - 400 с.
3. Жизневская, Г. Я. Медь, молибден и железо в азотном обмене бобовых растений [Текст] / Г. Я. Жизневская. -М. : Наука, 1972. - 355 с.
4. Моторина, Л. В. Промышленность и рекультивация земель [Текст] / Л. В. Моторина, В. А. Овчинников. - М. : Мысль, 1975. - 240 с.
5. Трещевская, Э. И. Итоги биологической рекультивации отвалов Курской магнитной аномалии после землевания [Текст] / Э. И. Трещевская, Я. В. Панков, И. В. Трещевский // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2012. - Т. 14 - № 1 (9). - С. 2447-2450.
6. Трещевская, Э. И. Биологическая продуктивность древесных пород в насаждениях техногенных ландшафтов Курской магнитной аномалии [Текст] / Э. И. Трещевская, Е. Н. Тихонова // Лесотехнический журнал. - 2015. - № 3 (19).
- С. 122-130.
7. Трещевский, И. В. Теоретические основы и экономическая эффективность лесной рекультивации отвалов Курской магнитной аномалии [Текст] / И. В. Трещевский // Вестник сельскохозяйственной науки. - 1981. - № 6. - С. 83-87.
8. Agricultural land change in the Carpathian ecoregion after the breakdown of socialism and expansion of the European Union (Article) [ТеХ] / P. Griffiths, D. Müller, T. Kuemmerle, P. Hostert // Environmental Research Letters. - 2013. - Vol. 8. -Issue. 4. - Article number 045024.
9. Kalashnikova, I. V. Specific features of root system structure in the main forest-forming species of the Middle Urals growing on cinder dumps (Article) [ТеХ] / I. V. Kalashnikova, A. K. Makhnev // Russian Journal of Ecology. - 2013. - Vol. 44.
- Issue 5. - pp. 375-380.
10. Stevovic, S. Management of environmental quality and Kostolac mine areas natural resources usage (Article) [ТеХ] / S. Stevovic, М. Miloradovic, I. Stevovic // Management of Environmental Quality. - 2014. - Vol. 25. - Issue. 3. - pp. 285-300.
References
1. Androhanov V.A., Kuljapina E.D., Kurachev V.M. Pochvy tehnogennyh landshaftov: genezis i jevoljucija [The soils of technogenic landscapes: Genesis and evolution]. Novosibirsk, 2004, 151 p. (In Russian).
2. Glazovskaja M.A. Obshheepochvovedenie i geografjapochv [Total soil science and soil geography]. Moscow, 1981, 400 p. (In Russian).
3. Zhiznevskaja G.Ja. Med', molibden i zhelezo v azotnom obmene bobovyh rastenij [Copper, molybdenum and iron in the nitrogen metabolism of leguminous plants]. Moscow, 1972, 355 p. (In Russian).
4. Motorina L.V., Ovchinnikov V.A. Promyshlennost' i rekul'tivacija zemel' [Industry and recultivation of land]. Moscow, 1975, 240 p. (In Russian).
5. Treshhevskay E.I., Pankov Ja.V., Treshhevskiy I.V. Itogi biologicheskoj rekul'tivacii otvalov Kurskoj magnitnoj ano-malii posle zemlevanija [The results of biological recultivation of dumps of the Kursk magnetic anomaly after loam] Izvestija Samarskogo nauchnogo centra Rossijskoj akademii nauk [Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2012, Vol. 14, no. 1 (9), pp 2447-2450. (In Russian).
6. Treshhevskaya E.I., Tihonova E.N. Biologicheskaja produktivnost' drevesnyh porod v nasazhdenijah tehnogennyh landshaftov Kurskoj magnitnoj anomalii [Biological productivity of tree species in plantations of man-made landscapes of the Kursk Magnetic Anomaly] Lesotekhnicheskii zhurnal, 2015, no. 3 (19), pp. 122-130. (In Russian).
7. Treshhevskiy I.V. Teoreticheskie osnovy i jekonomicheskaja jeffektivnost' lesnoj rekul'tivacii otvalov Kurskoj magnitnoj anomalii [Theoretical foundations and economic efficiency of forest reclamation of dumps Kursk Magnetic Anomaly] Vest-nik sel'skohozjajstvennoj nauki [Journal of Agricultural Science]. 1981, no. 6, pp. 83-87. (In Russian).
8. Griffiths P., Müller D., Kuemmerle T., Hostert P. Agricultural land change in the Carpathian ecoregion after the break-
down of socialism and expansion of the European Union (Article). Environmental Research Letters, 2013, Vol. 8, Issue. 4. Article number 045024.
9. Kalashnikova I.V., Makhnev A.K. Specific features of root system structure in the main forest-forming species of the Middle Urals growing on cinder dumps (Article) Russian Journal of Ecology, 2013, Vol. 44, Issue. 5, pp. 375-380.
10. Stevovic S., Miloradovic М., Stevovic I. Management of environmental quality and Kostolac mine areas natural resources usage (Article). Management of Environmental Quality, 2014, Vol. 25, Issue. 3, pp. 285-300.
Сведения об авторах
Трещевская Элла Игоревна - профессор кафедры лесных культур, селекции и лесомелиорации ФГБОУ ВО «ВГЛТУ имени Г. Ф. Морозова», доктор сельскохозяйственных наук, доцент, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected]
Панков Яков Владимирович - профессор кафедры лесных культур, селекции и лесомелиорации ФГБОУ ВО «ВГЛТУ имени Г. Ф. Морозова», доктор сельскохозяйственных наук, профессор, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected]
Тихонова Елена Николаевна - доцент кафедры ландшафтной архитектуры и почвоведения ФГБОУ ВО «ВГЛТУ имени Г. Ф. Морозова», кандидат биологических наук, доцент, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected]
Малинина Татьяна Анатольевна - старший преподаватель кафедры ландшафтной архитектуры и почвоведения ФГБОУ ВО «ВГЛТУ имени Г. Ф. Морозова», кандидат сельскохозяйственных наук, г. Воронеж, Российская Федерация; e-mail: [email protected]
Information about authors
Treschevskaya Ella Igorevna - Professor of Forest crops, Selection and Afforestation department of Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F.Morozov», DSc in Agricultural, Associate Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected]
Pankov Yakov Vladimirovich - Professor of Forest crops, Selection and Afforestation department of Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F.Morozov», DSc in Agricultural, Professor Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected]
Tikhonova Elena Nikolaevna - Associate Professor of Landscape Architecture and Soil Science department, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F.Morozov», Ph.D. in Biology, Associate Professor, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected].
Malinina Tatiana Anatolievna - Senior Lecturer of Landscape Architecture and Soil Science department, Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F.Morozov», Ph.D. in Agricultural, Voronezh, Russian Federation; e-mail: [email protected]
DOI: 12737/21680 УДК 574*472
ПОСЛЕПОЖАРНЫЕ СТАЦИИ ПЕРЕЖИВАНИЯ БОРЕАЛЬНО-ВЫСОКОТРАВНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В УСЛОВИЯХ ТЕМНОХВОЙНОЙ ТАЙГИ СРЕДНЕГО ПРЕДУРАЛЬЯ (НА ПРИМЕРЕ ЗАПОВЕДНИКА «ДЕНЕЖКИН КАМЕНЬ»)
кандидат биологических наук Н. Е. Шевченко ФГБУН Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов Российской академии наук,
г. Москва, Российская Федерация
Статья посвящена изучению послепожарных стаций переживания в условиях темнохвойных лесов Среднего Предуралья. Влияние пожаров на лесной растительный покров носит гетерогенный характер, что обусловлено неоднородностью условий произрастания - сложный микрорельеф, увлажнение почвы и др. Такая гетерогенность позволяет сохраняться локально незатронутым небольшим участкам - стациям переживания. Размер стаций переживания значи-
