Мелиоративная роль древесных пород при лесной рекультивации отвалов южного кузбасса
На правах рукописи
Воронина
Людмила Анатольевна
Мелиоративная роль древесных пород при лесной рекультивации отвалов Южного Кузбасса
06.01.02 – мелиорация, рекультивация и охрана земель
03.00.16 - экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
Барнаул - 2009
Диссертационная работа выполнена в лаборатории мониторинга лесных экосистем Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (ИМКЭС СО РАН)
| Научный руководитель - | кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Бех Иосиф Афанасьевич |
| Официальные оппоненты: | доктор биологических наук, профессор Куприянов Андрей Николаевич |
| кандидат биологических наук, доцент Овсянникова Светлана Васильевна | |
| Ведущая организация - | Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, г. Новосибирск |
Защита диссертации состоится «26» марта 2009 г. в 9.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ220.002.03. при ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет» по адресу: 656049, г. Барнаул, пр-т Красноармейский, 98. Факс: (385-2) 62-83-96, e-mail: [email protected].
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет».
Автореферат разослан «__» февраля 2009 г.
| Ученый секретарь диссертационного совета | С.В. Макарычев |
Актуальность.
Кузнецкий бассейн является крупнейшим в России, как по количеству запасов угля, так и по добыче. К 2020 году планируется увеличить объем добычи угля по сравнению с 2006 годом на 43%, до 250 млн. тонн в год. Поэтому площадь отвалов отработанных пород увеличится на 20% и достигнет 120-150 тыс. га.
Это неизбежно влечет за собой изменение ландшафтов, ускорение процессов эрозии, нарушение почвенного покрова, загрязнение воздушного бассейна, поверхностных и грунтовых вод и обеднение биологического разнообразия.
Загрязнение окружающей среды и изменение экологических параметров имеет медленный, аккумулятивный эффект неблагоприятных последствий для здоровья человека. Все это приводит к тому, что в Кузнецкой котловине, где сосредоточено 70% населения создается крайне сложная экологическая ситуация.
В тоже время рекультивация нарушенных земель является реальным способом восстановления разрушенных экосистем, сохранения биологического разнообразия и увеличения экологической емкости территории.
При этом чрезвычайно актуальным становятся вопросы фитомелиоративной значимости древесных пород, используемых при лесном направлении биологической рекультивации
Цель исследования: изучение фитомелиоративной роли древесных растений на отвалах угольных предприятий Южного Кузбасса.
Задачи исследований:
1. Изучение водно-физических свойств эмбриоземов;
2. Изучение фитомелиоративных качеств деревьев и кустарников на отвалах;
3. Оценка возможности применения некоторых декоративных древесных пород на отвалах;
4. Разработка рекомендаций по применению древесных фитомелиорантов на отвалах.
Защищаемые положения:
1. Отвалы угольных предприятий Южного Кузбасса потенциально пригодны для проведения фитомелиоративных работ;
2. Лучшими фитомелиоративными качествами обладают сосна обыкновенная, лиственница сибирская и облепиха крушиновая;
3. Смешанные многовидовые насаждения более устойчивы в условиях отвалов вскрышных пород Южного Кузбасса.
Научная новизна.
Впервые исследовано влияние количества глинистых фракций на фитомелиоративные и хозяйственные признаки, выращиваемых древесных пород, обоснована роль фитомелиорантов в ускорении агрохимического выветривания горных пород и ускорения формирования эмбриоземов, детально исследован ход роста пяти основных древесных пород, использующихся при лесном направлении рекультивации, обоснованы принципы создания многовидовых насаждений на рекультивируемых отвалах.
Практическое значение. Проведенные исследования дают основу для повышения эффективности выполнения производственных работ по лесной рекультивации нарушенных земель и позволяют проводить проектные работы по восстановлению нарушенных земель на более высоком уровне. Предложенный ассортимент фитомелиорантов расширяет функциональность рекультивированных земель за счет создания высокодекоративных рекреационных насаждений.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись и обсуждались на IV научно-практической конференции «Восстановление нарушенных ландшафтов» (Барнаул, 2004), Международной научной школе-конференции «Экология южной Сибири и сопредельных территорий» (Абакан, 2004), международной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты» (Томск, 2005), I Международной конференции «Проблемы промышленной ботаники индустриально развитых регионов» (Кемерово, 2006), III международном интернет-семинаре «Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири (Томск, 2007).
0.5
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ общим объемом … без соавторства, 1 из которых издана в центральном, рецензируемом журнале «Лесное хозяйство».
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, списка литературы. Она содержит 142 страницы машинописного текста, 37 таблиц, 23 рисунка, 38 фотографий. Список используемой литературы состоит из 201 наименования, в том числе 22 иностранных авторов.
Содержание работы
Глава 1. МЕЛИОРАТИВНАЯ РОЛЬ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ НА ОТВАЛАХ
К деревьям и кустарникам, выращиваемым на отвалах, предъявляются более высокие требования, чем к растениям, используемым в зеленом строительстве. Растения должны быть не только устойчивыми к погодным условиям, но и к специфичным условиям отвалов, чтобы успешно противостоять неблагоприятным свойствам горных пород, формирующих техногенный элювий, обладать способностью к симбиозу с микроорганизмами, развивать широкозахватную корневую систему, предотвращающую дефляцию грунтов и при этом обладать хозяйственно ценными качествами и декоративностью.
Работы по изучению древесных пород на отвалах Кузбасса, были начаты в середине прошлого века Л.П. Баранником (Баранник, Щербатенко, 1975 а, б; Баранник и др., 1974-1988). Фитомелиоративным эффектом на породных отвалах обладают растения с различным ареалом, экологией, но непременным условием успешности выращивания являются мощное развитие поверхностной корневой системы (физический эффект закрепления подвижных масс) и способность к азотофиксации (агрохимический эффект).
Глава 2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДИКА И ОБЪЕМЫ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Полевые исследования по изучению насаждений на рекультивируемых землях проводились на четырех полигонах, расположенных на юге Кузбасса: отвал «шахты №12» г. Киселевск, отвалы разреза «Листвянский» в районе поселка Листвяги, отвал разреза «Байдаевский». Объектами исследований определены лесные культуры, созданные на отвалах вскрышных пород открытой добычи каменного угля. Всего было заложено 19 пробных площадей, в том числе 17 на отвалах и 2 пробных площади в насаждениях на ненарушенных почвах, выбранных в качестве контроля. На каждой пробной площади изучался фракционный состав мелкозема, каменистость горных пород и показатели роста лесных посадок. Изучение роста древесных пород проводилось у 26 видов деревьев и кустарников на отвале шахты «№12».
Полевые исследования проводили с учетом «Программы и методики изучения техногенных биоценозов» (1978), «Программы и методики биоценологических исследований» Н.В. Дылиса (1974), Инструкций по проведению лесоустройства в лесном фонде России (1995), Водно-физические и агрохимические свойства горных пород и их элювиев изучались по общепризнанным методикам (Аринушкина, 1970; Качинский, 1965; Вомперский, 1968). Обследование лесных культур проводилось согласно рекомендаций В.В. Огиевского (1964, 1967). Анализы грунтов проведены при участии автора в лаборатории мониторинга лесных экосистем Отделения экологических исследований Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН.
На модельных деревьях измерен ежегодный прирост в высоту по мутовкам, и взяты образцы радиального роста на заданных отрезках (спилы). На спилах были измерены годичные приросты по диаметру на полуавтоматической установке LINTAB. На основании полученных данных построены графики хода роста.
Собранный материал включает измерения у 3987 деревьев, на 127 моделях произведены измерения линейных приростов, по радиальному приросту изучено 64 модельных дерева.
Обработка экспериментальных данных и все статистические расчеты выполнялись на ПЭВМ с использованием программы Microsoft Excel.
Глава 3. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
Условия развития древесных растений на нарушенных землях определяются совокупностью природных и техногенных факторов. В главе приводятся все необходимые для понимания климатические и техногенные условия района.
По устройству поверхности и геологическому строению Южный Кузбасс представляет однородную территорию, покрытую горными массивами, замкнутую между тремя хребтами: с запада - Салаирским кряжем, с востока - Кузнецким Алатау, с юга и юго-востока - Абаканским хребтом. Климат района характеризуется как резко континентальный, с морозной и ветреной зимой и коротким, жарким летом.
Основными горными породами выносимыми на дневную поверхность в результате разработки угольных месторождений, являются песчаники, аргиллиты, алевролиты и лёссовидные карбонатные суглинки.
Соотношение масс горных пород в техногенном ландшафте в целом и определяет ту или иную степень плодородности формируемого субстрата.
Для характеристики почв техногенных ландшафтов была использована профильно-генетическая классификация, (Экология..., 1992; Курачев, Андроханов, 2002) согласно которой развитие, т.е. формирование почвенных профилей, реализуется в последовательном прохождении фаз почвообразования. Каждой из фаз почвообразования соответствует тип эмбриозема: инициальный; органо-аккумулятивный; дерновый; гумусово-аккумулятивный.
Различаются перечисленные типы эмбриоземов главным образом по морфологии и генезису биогенных горизонтов, в частности органогенных. В инициальных эмбриоземах какие-либо органогенные горизонты отсутствуют; в органо-аккумулятивных - обязательно присутствует горизонт подстилки древесного или травянистого происхождения; в дерновых - подстилка может отсутствовать, но обязательно наличие дернины; в гумусово-аккумулятивных - всегда есть гумусово-аккумулятивный горизонт.
В соответствии с законами сингенетического развития всех структурных компонентов экосистемы, каждому из выделенных стадий развития почв соответствует своя стадия фитоценозов и всех других компонентов биоценозов: пионерная (инициальная) растительная группировка на эмбриоземе инициальном; простая растительная группировка на эмбриоземе органо-аккумулятивном; сложная растительная группировка на эмбриоземе дерновом; замкнутый фитоценоз на эмбриоземе гумусово-аккумулятивном.
Основным фактором, определяющим комфортность условий произрастания растений на угольных отвалах, является водный режим грунтов, а точнее его водоудерживающая способность. Она зависит от содержания в нем мелкозема и особенно фракции физиической глины. Суммарное количество фракций менее 0.01мм характеризует скорость процессов почвообразования и перспективу восстановления техногенных грунтов.
Глава 4. ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ДРЕВЕСНЫХ ФИТОМЕЛИОРАНТОВ
4.1. Сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.)
Исследования культур сосны на отвалах вскрыши в возрасте 10-32 лет показали высокую продуктивность насаждений. Величина приростов и запасов стволовой древесины примерно равны, а иногда и превосходят культуры зоны южной тайги и лесостепи Западной Сибири. Рост культур соответствует Iа, I и II классам бонитета (табл. 1).
Таблица 1 - Показатели роста сосновых культур на отвалах
| Показатели | ПП1 | ПП2 | ПП3 | ПП4 | ПП5 | ПП12 | ПП13 | ПП15 |
| Соп. порода | - | - | - | облепиха | лох | - | - | - |
| Возраст | 13 | 13 | 13 | 13 | 13 | 19 | 22 | 32 |
| Высота, м | 3.45 | 2.91 | 2.86 | 3.19 | 3.32 | 6.38 | 11.2 | 15.6 |
| Диаметр 0, см | 9.10 | 8.17 | 8.22 | 8.86 | 9.02 | 14.6 | 26.8 | 15.2 |
| Диаметр 1,3, см | 6.2 | 6.0 | 6.1 | 6.2 | 6.4 | 11.3 | 21.6 | 12.1 |
| Густота, шт./га | 1384 | 1309 | 1297 | 963 | 1028 | 2613 | 681 | 4050 |
| Сохранность, % | 62 | 65 | 65 | 64 | 68 | 93 | 45 | 81 |
| Полнота | 0.46 | 0.4 | 0.4 | 0.58 | 0.45 | >1.0 | 0.93 | >1.0 |
| Бонитет | II | II | II | II | II | I | Ia | Ia |
| Запас, м/га | 15 | 13.6 | 13 | 10.5 | 12.2 | 139.1 | 153.3 | 445.59 |
Под пологом перегущенных сосновых культур создаются условия, не способствующие поселению других видов растительности. Вследствие несбалансированности темпов поступления и разложения опада происходит нежелательное накопление в подстилке неразложившихся растительных остатков.
В насаждениях меньшей густоты режим освещенности благоприятен для поселения травянистой растительности и других компонентов биоценоза.
 А |  Б |  В |
| Рисунок 1 – Ход роста модельных деревьев сосны А. ПП15 - 32 года; Б. ПП13 - 22года; В. ПП12 - 19 лет. | ||
 А |  Физическая глина 6.6% Б |  А |  Физическая глина 11.4% Б |
| Рисунок 2 – А - Почвенный профиль в насаждении сосны 32-х лет, ПП15; Б – Гранулометрический состав в 20см слое почвы, ПП15 | Рисунок 3 – А - Почвенный разрез в сосновом насаждении 22-х лет, ПП13; Б - Гранулометрический состав в 20см. слое почвы, ПП13 | ||
Развитие биоценозов и эмбриоземов лимитируется водоудерживающей способностью грунтов, которая определяется содержанием фракций менее 0.01 мм. Это подтверждается гранулометрическими анализами грунтов в насаждениях сосны. Развитие эмбриоземов происходит быстрее при большем содержании в грунте фракций физической глины (менее 0.01 мм).
Исследования показали, что наилучшие условия восстановления породных отвалов создаются в культурах сосны с развитым фитоценозом и достаточным для этого содержанием в грунте мелкодисперсных фракций.
4.2. Лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.)
На отвалах вскрышных пород Кузбасса лиственница сибирская хорошо приживается, слабо подвергается зимнему отпаду. Рост, в первые 4-5 лет после посадки замедлен, что обусловлено адаптационным периодом в новых условиях и интенсивным развитием корневой системы. В последующий период темпы роста значительно увеличиваются. Так приросты культур лиственницы на ПП6 в высоту в первые два года не превышали 2 см, на 3-й год средний прирост составил 4.7 см. Значительно увеличиваясь каждый год, в 12 лет средний прирост в высоту составил 85.3 см, до 118 см у отдельных экземпляров (табл. 2).
Таблица 2 - Показатели роста культур лиственницы
| Показатели | ПП6 | ПП7 | ПП8 | ПП14 |
| Сопутствующая Порода | - | облепиха | облепиха | - |
| Возраст | 12 | 12 | 12 | 32 |
| Высота, м | 3.34 | 3.56 | 3.65 | 15.1 |
| Диаметр 0, см | 9.1 | 8.25 | 6.78 | 22.6 |
| Диаметр 1,3, см | 5.7 | 4.4 | 4.27 | 17.4 |
| Густота, шт./га | 1637 | 605 | 1005 | 888 |
| Сохранность, % | 90 | 40 | 75 | 88 |
| Полнота | 0.59 | 0.2 | 0.49 | 0.73 |
| Бонитет | II | II | II | Iа |
| Запас, м/га | 15.3 | 3.0 | 5.5 | 149.8 |
В первые годы насаждения на зональных почвах (ПП18) значительно обгоняют в росте, деревья, высаженные на отвалах (ПП14). Через десять лет ход роста культур на отвале и в контроле становятся не различимыми. В последующие 20 лет рост лиственничных культур на отвале превосходит контрольные насаждения (рис. 4).
Рисунок 4 - График роста по диаметру модельных деревьев лиственницы
Под пологом лиственницы создаются благоприятные условия для произрастания травянистой растительности, которая способствует формированию эмбриоземов. Кроме того, ежегодно обновляющаяся хвоя обладает значительной почвоулучшающей способностью, благодаря зольности, создает условия для развития дернового процесса и накопления гумуса.
Лиственница формирует достаточно продуктивные насаждения. Быстрый рост, ажурная крона и мощная корневая система деревьев определяют высокие водоохранные и защитные качества лиственничных насаждений в условиях отвалов.
4.3. Береза повислая (Betula pendula Roth)
Изучение культур березы повислой показало, что она хорошо растет в высоту до 25 лет. Затем приросты снижаются.
В насаждении березы на отвале разреза Байдаевский средняя высота деревьев 12.1 м, средний диаметр в насаждении 32 лет составил 16.3 см у комля и 11.4 на высоте 1.3 м. Высота полога порядка 12 метров. Давно сомкнувшееся насаждение, травяного покрова не имеет. Только по кромке насаждения отмечено задернение. Напочвенный покров мертвопокровный, в большом количестве встречаются мхи.
На поверхности почвы – слой разложившегося и неразложившегося опада. Гумусово-аккумулятивный горизонт темно-бурого цвета мощностью 4 см. Ниже, уплотненная, невыветрелая элювиальная порода тяжелосуглистого состава. Сумма фракций физической глины в 10 см слое почвы 15.9%.
Благодаря высокой семенной активности происходит заселение близлежащих нерекультивированных участков самосевом березы. Являясь самой активной древесной породой в естественном заселении отвалов, береза является одной из наиболее перспективных пород для фитомелиорации отвалов.
4.4 Сосна сибирская, кедр (Pinus sibirica Du Tour)
Характер хода роста сосны сибирской аналогичен другим насаждениям в условиях отвалов – замедленные темпы в начальный период роста с последующим нарастанием качества приростов, как в высоту, так и по диаметру. При рядовой посадке возрасте 13 лет средний диаметр стволов у комля составляет 5 см при высоте от 1.8 до 3.2 м. Средние текущие приросты в высоту за последние 3 года составляют 26.2 см, от 19 до 40 см. Состояние растений вполне благонадежное. Крона хорошо развита, заболеваний и перевершиниваний не отмечено. Почвообразование на стадии выветривания горных пород – эмбриозем инициальный. Напочвенный покров представлен мозаично, редкими участками в западинах и в местах скопления опада, в основном злаками и мать-и-мачехой.
Культуры кедра под пологом облепихи в 13 лет имеют высоту среднего дерева 1 м (0.41-1.91 м), средний диаметр у основания ствола 2.44 см (1.1-4.6 см). В первые годы после посадки кедр растет медленно, приросты в высоту очень незначительны и редко достигают 1 см. На 4-5 год приросты в высоту значительно увеличиваются. Покров из облепихи способствует снегозадержанию, препятствует вымерзанию и засеканию молодых кедров, обеспечивая сохранность и устойчивость насаждений.
Возможность использования сосны сибирской в мелиоративных насаждениях техногенных территорий позволит создавать ценные лесные объекты разного функционального назначения и значительно повысить экологический потенциал рекультивации.
4.5. Облепиха крушиновая (Hippophae rhamnoides L.)
Облепиха является основной мелиорирующей породой рекультивируемых территорий. Ее уникальные мелиоративные свойства позволяют решить одновременно несколько задач – быстрое закрепление поверхности отвалов, оздоровление ландшафтной обстановки в горнодобывающих районах, повышение плодородия грунтов. В возрасте 13 лет кусты достигают 2.5 м в высоту и ширину кроны в поперечнике 1.5-2 м, в зависимости от свободы пространства. Диаметр главных стволиков до 6 см, ежегодный прирост по высоте 25-30 см. На 3-4 год появляется корневая поросль, и уже на 5-6 год междурядья полностью зарастают. Высота 2-летней поросли достигает 40-60 см, при этом она становится корнесобственной. В результате такой активности роста и порослеобразования облепиховое насаждение превращается в непроходимую чащу. Отмершие растения подолгу сохраняются на корневищах, загромождая насаждение. Скопление сухих древесных остатков дополнительно усугубляет пожароопасную ситуацию в условиях небыстрого разложения опада.
Глава 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЕКОРАТИВНЫХ ВИДОВ ДЕРЕВЬЕВ И КУСТАРНИКОВ ПРИ ФИТОМЕЛИОРЦИИ ОТВАЛОВ
Проанализировано состояние 18 древесных пород, на отвале шахты 12: Липы мелколистной (Tilia cordata Mill.), Вяза перисто-ветвистого (Ulmus laevis Pall.), Рябины сибирской (Sorbus sibirica Hedl.), Караганы древовидной (Caragana arborescens L.), Боярышника кроваво-красного (Crataegus sanguinea Pall.), Снежноягодника кистевого (Symphoricarpos albus Blam.), Лоха серебристого (Elaeagnus argente Pursh.), Бузины сибирской (Sambucus sibirica L.), Свидины белой (Swida alba, Thelycrania alba L.), Аронии черноплодной (Aronia melanocarpa Elliot.), Пузыреплодника калинолистного (Physocarpus opulifolia Maxim.), Сирени венгерской (Syringa josikae Yacg.), Калины обыкновенной (Viburnum opulus Koenne.), Смородины золотистой (Ribes aureum Pursch.), Бересклета бородавчатого (Euonymus verrucosus Scop.), Спиреи изящной (Spiraea aguilegifolia Pall.), Клена татарского (Acer tataricum Z.), Хеномелеса японского (Chaenomeles japonica (Thunb.) Lindl).
Биоэкологические качества рассмотренных древесных и кустарниковых видов растений позволяют создавать в условиях отвалов продуктивные, с высокой экологической функцией насаждения. Расширение ассортимента пород используемых при восстановлении территорий, применение различных составляющих и схем смешения откроют новые перспективы для защитного и рекреационного озеленения техногенных территорий.
Глава 6. РОЛЬ ФИТОМЕЛИОРАТИВНЫХ НАСАЖДЕНИЙ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ НА ОТВАЛАХ
Исследования фитомелиоративных насаждений Южного Кузбасса показали, что преобладающие площади угольных отвалов характеризуются удовлетворительными лесорастительными условиями, что обусловливает высокие классы бонитетов роста насаждений (Ia-II). Продуктивность созданных на отвалах культур в возрасте 10-32 лет довольно высокая. Величина приростов и запасов стволовой древесины примерно равны, а иногда и превосходят культуры зоны южной тайги и лесостепи Западной Сибири.
Основным фактором, определяющим комфортность условий произрастания растений на угольных отвалах, является водный режим грунтов. При естественном дефиците атмосферных осадков, свойственном степной зоне водоудерживающая способность грунта является лимитирующей и зависит от содержания в нем мелкозема и особенно фракции физической глины.
Количество мелкозема в смеси пород техногенных ландшафтов определяется долей рыхлых вскрышных отложений. Последующее образование частиц размерностью менее 0.01 мм возможно лишь при развитии биохимических и химических механизмов выветривания. Необходимым условием развития этих процессов является наличие соответствующего фитоценоза.
В процессе разложения подстилки и накопления гумусовых веществ в техногенных грунтах достаточно велика роль живых организмов. Нормальное течение процессов трансформации органических остатков в грунтах отвалов, способное обеспечить питание растений, возможно только при стимуляции развития в этих условиях богатого почвенного населения (как микроартропод, так и более крупных почвенных сапрофагов).
Наиважнейшая роль биоценозов - преобразование безжизненного грунта в почвы, развитие в почвах процессов гумусообразования и гумусонакопления и связанных с ними большого количества почвенно-экологических функций.
Развитие экосистемы способствует развитию почв. Под действием корневой системы травянистой растительности происходит биохимическое выветривания горных пород (табл. 3), в результате которого происходит накопление фракций физической глины, и как следствие - улучшение воднофизических свойств почв, а следовательно - снижение ксероморфизма местообитаний для растений.
Направление развития биоценоза, качество и скорость преобразования им грунта зависят от его составляющих, и в первую очередь от основных лесообразующих пород. Отмечено, что однопородные сосновые насаждения слабо влияют на почвообразовательный процесс и не способствуют поселению других видов растительности, в то время как березовые и лиственничные насаждения в полной мере преобразуют техногенные местообитания.
Таблица 3 - Почвенно-мелиоративный эффект лесных насаждений
| № п/п | Состав насаждения | Площадь, га | Количество деревьев на пробе | Возраст, лет | Тип эмбриозема | Физическая глина, % |
| 1 | 10С | 0.24 | 332 | 13 | Инициальный | 12 |
| 2 | 10С | 0.24 | 314 | 13 | Инициальный | 10.5 |
| 3 | 10С | 0.24 | 311 | 13 | Инициальный | 10 |
| 4 | 10С | 0.24 | 231 | 13 | Органо-аккумулятивный | 9.5 |
| 5 | 10С | 0.14 | 143 | 13 | Органо-аккумулятивный | 8.5 |
| 6 | 10 Лц | 0.16 | 262 | 12 | Гумусово-аккумулятивный | 38 |
| 7 | 10 Лц | 0.2 | 121 | 12 | Гумусово-аккумулятивный | 38 |
| 8 | 10 Лц | 0.2 | 201 | 12 | Органо-аккумулятивный | 33.4 |
| 9 | 10Б | 0.12 | 159 | 13 | Дерновый | - |
| 10 | 10Б | 0.12 | - | 15 | Гумусово-аккумулятивный | - |
| 11 | 10С | 0.16 | 418 | 19 | Органо-аккумулятивный | 5.4 |
| 12 | 10С | 0.16 | 109 | 22 | Гумусово-аккумулятивный | 11.4 |
| 13 | 10Лц | 0.16 | 142 | 32 | Гумусово-аккумулятивный | 6 |
| 14 | 10С | 0.08 | 324 | 32 | Гумусово-аккумулятивный | 6.6 |
| 15 | 10С | 0.06 | 118 | 32 | Гумусово-аккумулятивный | |
| 16 | 10Б | 0.06 | 204 | 32 | Гумусово-аккумулятивный | 15.9 |
В техногенных условиях ослаблены процессы изреживания насаждения, что пагубно сказывается на качестве произрастающих культур. Разреженное насаждение качественней с точки зрения стволовой продуктивности, степени эволюции почв, и благоприятно для формирования многочленных фитоценозов. В замкнутых природных системах повышается устойчивость насаждений к факторам среды и усиливается способность к саморегулированию.
В результате вышесказанного можно заключить, что восстановление техногенных территорий в каждом случае специфично ввиду различного набора свойств местообитаний, и в связи с этим имеет различную скорость и направленность, но во всех случаях направлено на установление равновесия с внешней средой.
Легко заметить, что многие параметры внешней среды, в том числе те, которые лимитируют скорость восстановления, создаются на этапе формирования техногенного ландшафта и, следовательно, в той или иной мере поддаются техногенному регулированию. Еще на этапе проектирования можно заложить необходимые параметры, отвечающие требованиям восстановления, а так же наметить направление восстановительных процессов с закладкой необходимых для этого элементов и мероприятий.
ВЫВОДЫ
1. Эмбриоземы отвалов угольных предприятий южного Кузбасса пригодны для выращивания древесных растений. Темп роста древесных пород зависит от количества мелкозема в грунте, а именно от процентного содержания в нем фракций физической глины - основного водоудерживающего компонента.
2. Фитомелиоративная роль древесных растений связана с ускорением биохимического выветривания горных пород, в результате которого происходит накопление фракции физической глины.
3. Показатели роста сосны обыкновенной, лиственницы сибирской, березы повислой соответствуют Iа, I и II бонитетам, отражают высокую продуктивность и устойчивость насаждений на отвалах.
4. Наилучшими фитомелиорантами, наиболее приспособленными к условиям отвалов являются сосна обыкновенная, лиственница сибирская, береза повислая и облепиха крушиновая. Они перспективны для использования при рекультивации нарушенных земель.
5. В условиях отвалов смешанные, многовидовые растительные сообщества более устойчивы, чем монокультуры, за счет более полного использования среды и разнокачественного фитомелиоративного эффекта.
РЕКОМЕНДАЦИИ
1. На отвалах южного Кузбасса преимущество в использовании следует отдавать сосне обыкновенной, лиственнице сибирской, березе повислой, облепихе крушиновой.
2. В лесных мелиоративных насаждениях должна быть разработана ярусная структура, выделение ведущей породы, сопутствующей и дополнительных.
3. В состав лесных культур необходимо вводить до 50% кустарниковых видов. На элементах рельефа с напряженным режимом увлажнения доля участия кустарников может понизиться до 25-30%.
4. Не рекомендуется создание однообразных насаждений на больших территориях. Предпочтительнее высадка растений небольшими массивами, группами, куртинами, с засевом расстояний между ними смесями многолетних трав.
5. Нежелательно использование в качестве ведущей породы при создании массивов нелесообразующих пород, например рябины, яблони, черемухи, вяза, липы.
6. За посадками на рекультивированных территориях, наряду с лесными и городскими, необходимо проведение мероприятий ухода, учета и контроля. В том числе организация мер противопожарной безопасности, по необходимости внесение удобрений и полив молодых культур в засушливые периоды.
7. Для обеспечения оптимальных почвенных условий для растений в субстрат необходимо внесение мелкоземистых фракций, обеспечивающих водоудерживающую функцию грунтов.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАНЫХ РАБОТ
ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Полученные в ходе выполнения диссертационного исследования результаты в значительной степени отражены в 6 опубликованных работах:
1. Воронина Л.А. Рост культур сосны на техногенных ландшафтах Южного Кузбасса// Восстановление нарушенных ландшафтов, материалы IV научно-практической конференции, Барнаул, 2004. - С. 264 -269.
2. Воронина Л.А. Проблемы рекультивации нарушенных земель в Кузбассе// Экология Южной Сибири и сопредельных территорий, Абакан, 2004.
3. Воронина Л.А.. Проблемы биологического этапа при рекультивации нарушенных земель в Кузбассе// Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты. Матер. науч.- практ. конф. Томск, 21-22 марта 2005 г. Томск: Изд-во “STT”, 2005. – С. 266-267.
4. Воронина Л.А. Облепиха крушиновая на биологическом этапе рекультивации нарушенных земель// Рекультивация нарушенных земель в Сибири. Вып. 2: Сб. научных статей. Кемерово: Изд-во Ирбис, 2006/ - С. 31-33.
5. Воронина Л.А. Лиственница сибирская на угольных отвалах Кузбасса // Лесное хозяйство. М., 2006, №2. - С.35 – 36.
6. Воронина Л.А. Культуры кедра сибирского на отвалах вскрышных пород Киселевско - Прокопьевского угледобывающего района Кузбасса // Лесное хозяйство и зеленое строительство в Западной Сибири. Материалы III-го международного Интернет семинара, Томск, 2007. - С. 52 – 57.
Подписано в печать
