CC BY
52
УДК 630*233:630*181
ИТОГИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ОТВАЛОВ КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ ПОСЛЕ ЗЕМЛЕВАНИЯ
© 2012 Э.И. Трещевская, Я.В. Панков, И.В. Трещевский
Воронежская государственная лесотехническая академия
Поступила в редакцию 16.04.2012
Подведены итоги биологической рекультивации песчаных отвалов после землевания. Сделан вывод о нецелесообразности применения этого способа повышения плодородия субстратов при лесной рекультивации.
Ключевые слова: нарушенные земли, отвал, песок, плодородный слой, биологическая рекультивация, защитные лесные насаждения
Во многих регионах нашей страны, ближнего и дальнего зарубежья, где добыча полезных ископаемых производится открытым способом, одним из способов повышения плодородия песков и песчано-меловых смесей до сих пор считается землевание, т.е. нанесение на поверхность отвалов плодородного (черноземного) или потенциально-плодородного (суглинистого) слоя разной мощности. Такое двухслойное строение имеет гидроотвал Березовый лог Курской магнитной аномалии, где для борьбы с водной эрозией и дефляцией и вовлечения нарушенных земель в хозяйственный оборот применяется лесная рекультивация, заключающаяся в выращивании защитных насаждений из малотребовательных к почвенно-грунтовым условиям древесных пород и кустарников, обладающих быстрым ростом и высокой степенью мелиорирующих свойств [4]. Лесные насаждения, образуя густой полог из ветвей, листьев, хвои и создавая подстилку на поверхности откосов, в значительной степени защищают их от прямых ударов дождевых капель и предохраняют плодородный слой от разрушения, смыва и потери биологически важных химических элементов. Густая корневая система древесных пород и кустарников, скрепляя верхние слои субстратов гидроотвала, повышает их противоэрозионные и противодефляци-онные свойства.
Приживаемость и рост древесных пород и кустарников на гидроотвале зависят от комплекса экологических факторов, среди которых основными являются погодные условия вегетационного периода и запасы воды в субстратах.
Трещевская Элла Игоревна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесных культур, селекции и лесомелиорации. E-mail: [email protected] Панков Яков Владимирович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры лесных культур, селекции и лесомелиорации. E-mail: [email protected] Трещевский Игорь Викторович, кандидат сельскохозяйственных наук, ассистент кафедры ландшафтной архитектуры и почвоведения. E-mail: [email protected]
Безусловно, на приживаемость влияют также сложение и физические свойства нанесенного слоя, абсолютная высота на различных частях гидроотвала, экспозиция склонов и др. В свою очередь, от биологической продуктивности насаждений зависит преобразование субстратов и повышение их плодородия.
В процессе наблюдений у основания, на откосах и на поверхности гидроотвала четко выделились три типа экологических гидротермических условий, способствующих различной приживаемости и неодинаковой энергии роста древесных пород и кустарников: хорошие, удовлетворительные и неудовлетворительные. Хорошие условия складываются при оптимальном количестве весенне-летних осадков и равномерном их распределении по месяцам, а также при отсутствии дефицита влаги и хорошей влагозарядке плодородного слоя с осени предыдущего года. Подобные экологические факторы имели место в течение ряда лет: 1976, 1977, 1980, 1982 гг. Ко второй - удовлетворительной категории относятся годы с оптимальным количеством осадков в весенне-летний сезон, но с крайне неравномерным их выпадением по месяцам, в результате чего наступают периоды не только атмосферной, но и почвенной засухи. При этом запасы влаги в плодородном слое к началу вегетационного периода достаточно высоки, они приближаются к величинам полевой влагоемко-сти. Таковыми были 1978, 1979, 1981 гг. И, наконец, третий тип экологических условий характеризуется комплексом неблагоприятных погодных и почвенных гидротермических условий. Эти годы (1983, 1984, 2010 гг.) отличаются низким количеством весенне-летних осадков (276293 мм), крайне неравномерным их распределением по месяцам и высоким дефицитом влажности субстратов с предшествующего года. В неблагоприятные годы обильные осадки в мае способствуют лучшей приживаемости древесных пород и кустарников. Она составляет 64-83% на откосе отвала, а на поверхности доходит до 90% (табл. 1).
2447
Таблица 1. Приживаемость и рост древесных пород в неблагоприятных гидротермических условиях
Часть отвала Порода Приживаемость, % Прирост Высота Диаметр
см
верхний откос ю-з экс. акация белая 82 22,0±0,71 37,0±0,94 0,6±0,03
береза повисл. 75 6,0±0,22 44,5±1,26 0,4±0,01
клен острол. 81 4,5±0,34 43,0±1,10 0,4±0,02
рябина обыкн. 75 9,0±0,42 21.0±0,86 0,5±0,02
яблоня лесная 64 8,5±0,52 27,5±0,93 0,5±0,01
ясень зеленый 83 2,5±0,19 21,6±1,40 0,4±0,03
поверхность гидроотвала акация белая 73 14,1±0,47 42,5±1,38 0,05±0,02
береза повисл. 87 9,0±0,35 36,5±1,09 0,4±0,01
дуб красный 57 2,6±0,28 19,2±0,98 0,04±0,03
рябина обыкн. 76 2,8±0,11 39,9±1,02 0,4±0,20
тополь гибрид. 52 20,0±0,94 66,0±6,34 0,8±0,02
Из-за крайне засушливой весны приживаемость пород может падать до 52-76%. Тем не менее, в последующие месяцы вегетации, отличающиеся в обоих случаях почвенной и атмосферной засухой, развитие саженцев древесных пород имеет одинаковый характер. Так, замедленная энергия роста была зафиксирована для всех древесных пород, кроме тополя, который имеет высокий прирост - 20,0 см и акации белой (22,0 см), причем более интенсивный рост характерен для акации, произрастающей на откосе гидроотвала. Близкими показателями роста характеризуются яблоня лесная и рябина обыкновенная на откосе. Их прирост равен 8,5 и 9,0 см соответственно. Для березы характерен еще более низкий прирост, особенно на откосе - 6,0 см, а саженцы клена остролистного и ясеня зеленого по сравнению с другими породами имеют крайне притупленный рост, их прирост составляет 4,5 и 2,5 см.
В засушливых условиях приживаемость тополя достигает 52%, а дуба красного - 57%. Наилучшей приживаемостью (73-76%) в крайне экстремальных условиях характеризуются акация белая и рябина обыкновенная. Наибольшей энергией роста отличаются саженцы тополя и акации и, напротив, минимальный прирост имеют дуб и рябина (2,6 и 2,8 см соответственно).
Таким образом, в экстремальных условиях почвенно-атмосферной засухи на гидроотвале из всех высаженных древесных пород наиболее удовлетворительным состоянием и ростом в высоту обладают тополь гибридный и акация белая. Несмотря на высокую приживаемость клена остролистного и ясеня зеленого (81 и 83%), эти породы в условиях недостатка влаги в субстратах, высоких температур и низкой относительной влажности воздуха отличаются крайне замедленным ростом. Относительно хорошую приживаемость имеют береза, яблоня и рябина, однако, как и предыдущим двум породам, им присущ низкий прирост. В годы, характеризующиеся первым типом экологических условий (хорошим),
наблюдается самая высокая приживаемость древесных пород и кустарников, что видно из таблицы 2. У акации белой, бузины красной, жимолости татарской этот показатель достигает 91,8100%. В условиях достаточного увлажнения неплохо укореняются саженцы сосны обыкновенной как при ручной, так и при механизированной посадке. Но все же, обращает на себя внимание тот факт, что сосна и жимолость, высаженные механизированным способом, имеют более высокую приживаемость.
Анализ результатов приживаемости, состояния и роста древесных пород, произрастающих в разных частях откоса гидроотвала в удовлетворительных экологических условиях, свидетельствует о наихудших условиях роста в верхней части откоса, переходящей в поверхность гидроотвала. Так, например, приживаемость ясеня зеленого изменилась от 24,0% в верхней части отвала до 79,6 - в нижней, а у клена остролистного этот показатель колеблется в пределах 85,2-90,7% с наилучшей приживаемостью в средней части откоса отвала. Исключение составляют две породы - береза повислая и акация белая, имеющие в верхней части откоса лучшую приживаемость, однако состояние насаждений лучше либо в нижней части откоса (у березы), либо в средней (у акации). Аналогичная зависимость установлена для клена и ясеня.
Для прогнозирования особенностей роста древесных пород и кустарников на маломощном плодородном слое (до 40 см) в условиях гидроотвала в таблице 3 приведены данные наблюдений за динамикой их роста. Анализ материалов обнаруживает довольно четкую закономерность роста древесных пород и кустарников в зависимости от экологических условий. Причем обращает на себя внимание тот факт, что наибольшие величины прироста отмечаются не только в годы с оптимальным экологическим режимом, но и в те годы, которым предшествует значительная увлажненность. На это указывал еще Козловский Т.Т. [1], отмечая, что благоприятные экологические
2448
условия в год формирования почек находят отражение в усиленном росте побегов следующего года. Следует отметить, что все древесные породы и кустарники, используемые в лесной рекультивации гидроотвала, характеризуются различной сохранностью. Наибольшие ее показатели присущи тополю гибридному, акации белой, облепихе крушиновой, у которых на протяжении
первых восьми лет наблюдений после посадки сохранность достигала 80-90%. В остальных насаждениях с возрастом сохранность уменьшается: резко падают ее величины у сосны обыкновенной, клена остролистного, и постепенно снижается сохранность у березы повислой, рябины обыкновенной и других пород.
Таблица 2. Приживаемость и рост древесных пород и кустарников в хороших гидротермических условиях
Порода Способ посадки Приживаемость, % Прирост Высота Диаметр
см
акация белая механизированный 94,9 13,3±1,12 33,0±0,33 0,56±0,05
ручной 95,8 27,2±1,31 51,5±1,91 0,82±0,01
бузина красная механизированный 99,0 32,7±2,02 45,5±1,85 0,94±0,03
ручной 99,0 18,8±1,14 39,0±1,42 0,67±0,02
жимолость татарская механизированный 100,0 7,2±0,91 28,0±1,32 0,39±0,02
ручной 91,8 12,1±0,44 28,4±0,90 0,42±0,01
сосна обыкновенная механизированный 76,3 6,0±0,30 11,5±0,81 0,34±0,01
ручной 72,0 6,3±0,80 12,5±0,52 0,27±0,01
Порода Год Возраст, лет Тип гид-рот. режима Сохранность, % Прирост Высота Диаметр
см
акация белая 1977 3 хор. 95,8 27,2 89,0 0,70
1981 7 уд 90,0 - 175,0 3.02
2010 35 неуд. 47,0 28,57 1000,0 15,00
акация желтая 1977 3 хор. 84,2 28,4 56,2 0,46
1981 7 уд 71,0 16,4 140,2 1,81
береза повислая 1977 3 хор. 85,6 19,6 40,8 0,52
1981 7 уд 69,8 43,3 220,0 3,28
2010 35 неуд. 35,0 42,86 1500,0 13,00
бузина красная 1977 4 хор. 99,0 22,6 69,9 -
1981 8 уд 80,0 11,3 114,0 -
жимолость татарская 1977 4 хор. 91,0 17,2 48,6 0,60
1981 8 уд 65,7 - 101,0 1,78
клен остролистный 1981 3 уд 88,0 2,8 19,8 0,53
2010 31 неуд. 43,0 29,03 900,0 13,0
лох узколистный 1977 4 хор. 75,6 52,9 116,2 1,65
1981 8 уд. 54,0 37,3 185,0 4,40
облепиха крушиновая 1977 4 хор. 97,6 82, 110,0 1,05
1981 8 уд 91,4 - 276,0 3,55
2010 36 неуд. 51,3 13,89 500,0 5,50
рябина обыкновенная 1977 4 хор. 80,0 28,0 55,2 1,20
1981 8 уд 78,0 13,0 139,4 2,62
2010 36 неуд. в ы п а л а
сосна обыкновенная 1977 4 хор. 53,2 5,9 20,7 0,60
1981 8 уд 40,0 30,7 116,5 3,40
2010 36 неуд. 35,5 41,67 1500,0 16,00
тополь гибридный 1977 2 хор. 88,5 33,4 107,4 1,51
1981 6 уд 84,0 48,6 200,3 1,61
2449
Таблица 3. Характеристика сохранности и энергии роста древесных пород и кустарников на гидроотвале, 1977-2010 гг.
Таким образом, проведенные исследования по биологической рекультивации гидроотвала Березовый лог, плодородие субстратов которого повышалось землеванием, позволяют сделать следующие выводы:
1. К возрасту 35-36 лет из всех древесных пород и кустарников, используемых при лесной рекультивации гидроотвала Березовый лог, внимания заслуживают акация белая, береза повислая, клен ясенелистный, облепиха крушиновая и сосна обыкновенная. Более высокими показателями роста характеризуются береза и сосна, имеющие в данном возрасте высоту 15,0, а диаметр 13,0 и 16,0 см соответственно, что соответствует I классу бонитета [2].
2. Несмотря на то, что по биометрическим показателям сосна и береза подходят для создания на отвалах Курской магнитной аномалии насаждений общего хозяйственного назначения, учитывая невысокую сохранность этих пород, необходимо отказаться от создания на отвалах таких насаждений.
3. Пески и песчано-меловые смеси целесообразно использовать для создания рекультиваци-онных насаждений из почвоулучшающих древесных пород и кустарников. Акация белая и облепиха являются наиболее перспективными породами для защитных насаждений на отвалах [3], агротехника создания которых не требует такого
дорогостоящего приема повышения плодородия субстратов как землевание.
4. Типичный чернозем, снятый в процессе освоения территории под карьер, необходимо использовать для последующего землевания на горнотехническом этапе сельскохозяйственной рекультивации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Козловский, Т.Т. Водный обмен растений. Монография. - М.: Колос, 1969. 247 с.
2. Трещевская, Э.И. Опыт использования сосны обыкновенной при рекультивации промышленных отвалов Курской магнитной аномалии / Э.И. Трещевская, Я.В. Панков, С.В. Трещевская // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2012. № 02(76). С. 370-382. Режим доступа: http:// ej.kubagro.ru/2012/02/pdf/31.pdf, 0,812 у.п.л.
3. Трещевская, Э.И. Изменение свойств грунтосме-сей в отвалах Курской магнитной аномалии в результате биологической рекультивации / Э.И. Трещевская, И.В. Трещевский, М.Ю. Глатко // Лесной журнал. 2008. № 6. С. 121-126.
4. Трещевская, Э.И. Повышение плодородия субстратов в промышленных отвалах Курской магнитной аномалии. Монография / Э.И. Трещев-ская, Я.В. Панков, И.В. Трещевский. - Воронеж: ВГЛТА, 2011. 187 с.
RESULTS OF DUMPS BIOLOGICAL RECULTIVATION AT KURSK MAGNETIC ANOMALY AFTER COVERING THEM WITH A BLACK
SOIL LAYER
© 2012 E.I. Treshchevskaya, Ya.V. Pankov, I.V. Treshchevskiy Voronezh State Timber Academy
Are summed up the results of biological recultivation of sandy dumps after covering them with a black soil layer. The conclusion on inexpediency of this way application to increase the fertility of substrata at wood recultivation is made.
Key words: broken lands, dump, sand, fertile layer, biological recultivation, protective wood plantings
Ella Treshchevskaya, Candidate of Agriculture, Associate Professor at the Department of Forest Cultures, Selection and Melioration. E-mail: [email protected]
Yakov Pankov, Doctor of Agriculture, Professor at the Department of Forest Cultures, Selection and Melioration. E-mail: lesomel@yandex. ru
Igor Treshchevskiy, Candidate of Agriculture, Assistant at the Department of Landscape Architecture and Soil Science
2450
