Формирование живого напочвенного покрова в защитных насаждениях на отвале рыхлой вскрыши Курской магнитной аномалии

Курская магнитная аномалия (КМА) является самым большим и богатым железорудным бассейном мира, где добыча железистых кварцитов производится открытым способом. Уничтожение почвенного и растительного покрова при горных вскрышных работах резко меняет весь комплекс природных условий. В результате на новом техногенном экотопе происходит формирование пионерных ценозов, начинающееся с заноса диаспор с окружающих отвалы территорий. Особую роль в формировании растительных сообществ при естественном зарастании играют виды из состава аборигенной флоры. Живой напочвенный покров на отвале рыхлой вскрыши представляет собой совокупность травянистых растений, редко встречаются мхи. Лишайники и полукустарники, которые согласно ГОСТу 18486-73 входят в это понятие, отсутствуют. Напочвенный покров на нарушенных землях своеобразен. Лесные фитоценозы, сформированные из различных древесных пород, характеризуются разным напочвенным покровом, который в свою очередь резко отличается от напочвенного покрова необлесенного, т.е. контрольного участка.

Ботанические исследования играют важную роль при освоении нарушенных земель. Поселение растений на молодых (1-2-летних) отвалах свидетельствует о пригодности их для биологической рекультивации. Однако естественное зарастание промышленных отвалов характеризуется определенной специфичностью и зависит от целого ряда факторов: способа формирования отвала, характера грунтосмеси, окружающей

Панков Яков Владимирович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой лесомелиорации, почвоведения и озеленения

Трещевский Игорь Викторович, кандидат сельскохозяйственных наук, ассистент кафедры лесомелиорации, почвоведения и озеленения фитоценотической среды и т.д. Изучение растительных группировок на отдельных стадиях сингенетической сукцессии позволяет выявить не только скорость формирования естественного растительного покрова и его влияние на почвообразовательный процесс, но и позволяет создать эффективные культурные фитоценозы при биологической рекультивации техногенных ландшафтов. Формирование растительного покрова на отвалах идет замедленными темпами в связи с обедненностью горных пород и их смесей питательными веществами, а также с неблагоприятными водно-физическими и химическими свойствами. Существенное влияние оказывает большая неоднородность мезо- и микрорельефа, неустойчивость водного режима, колебание температур.

В районе КМА вскрышные породы представлены в основном песчано-меловыми смесями, которые слабо зарастают естественной травянистой растительностью даже при длительном нахождении в отвалах. Первые растения появляются через 1-2 года после их отсыпки. В течение первых трех лет на железнодорожном отвале, сложенном песчано-меловой смесью, было учтено 9 видов трав в количестве 8 шт/м2. Еще через 3 года видовой состав растений почти не изменился, а их количество на 1 м 2 увеличилось на 12,3%. Затем сформировались пионерные изре-женные травянистые сообщества, которые отличались отсутствием четкой структуры, диффузным размещением видов. Данный участок с естественным травянистым покровом без проведения лесной рекультивации целесообразно рассматривать в качестве контроля. В 17-летнем возрасте на нем было учтено 12 видов трав со степенью проективного покрытия не более 50% [1].

С целью закрепления откосов отвала рыхлой вскрыши весной 1972 г. была произведена посадка защитных лесных насаждений из акации белой, облепихи крушиновой, березы повислой, клена ясенелистного и ивы остролистной. При изучении живого напочвенного покрова, сформировавшегося в 38-летних насаждениях и на участке без проведения лесной рекультивации (контроль), более высокое проективное покрытие во всех опытных вариантах отмечено в верхних частях откоса отвала в связи с лучшей освещенностью и низкой сомкнутостью древостоя, под пологом которого развивается более пышный напочвенный покров. Контрольный участок характеризуется богатым живым напочвенным покровом, флористический состав которого в нижней части отвала на- считывает 18 видов. По мере продвижения вверх по откосу он становится менее разнообразным, зато возрастает степень проективного покрытия. Согласно шкале Друде растения очень обильно (в нижней и средней частях склона) или сплошь (в верхней части) покрывают поверхность грун-тосмеси (табл. 1). Только на контрольном участке сформировалась дернина, максимальной мощности (2 см) достигнув в злаковых ассоциациях.

Таблица 1. Характеристика живого напочвенного покрова на песчано-меловом смеси отвала рыхлой вскрыши КМА (возраст насаждений – 38 лет)

В насаждении акации отмечается наивысшая степень проективного покрытия, достигающая 100%, чему способствует почвоулучшающая роль данной древесной породы. Флористический состав трав под пологом древесных пород и кустарников беднее, чем на контрольном участке, а в насаждениях клена и ивы он представлен всего лишь 1-3 видами. Всего на отвале рыхлой вскрыши в 38-летних насаждениях и на контрольном участке с естественным травянистым покровом зарегистрировано 49 видов трав, относящихся к 22 семействам (табл. 2). Преобладающими по числу видов являются семейства сложноцветные (11 видов) и злаковые (7 видов). Крапивные, зонтичные, маковые и другие семейства представлены одним видом. Наиболее часто встречаемыми видами являются полынь горькая (11 раз из 16 вариантов), тысячелистник обыкновенный и чистотел большой (7 раз из 16).

Песчано-меловые отвалы через 15-17 лет после отсыпки оказываются занятыми сообществами с преобладанием многолетних растений, характеризующихся высокой интенсивностью семенного и вегетативного размножения. Увеличивается роль многолетних корневищных и корнеотпрысковых растений, а также растений с глубоко проникающей корневой системой, что позволяет использовать влагу из более глубоких слоев. Появляются и увеличиваются в обилии луговые сорняки. К 38 годам сформировались многовидовые сообщества (49 видов) сложной структуры: одно-, двухъярусные ценозы сменились многоярусными.

Живой напочвенный покров играет большую роль в изменении агрохимических свойств грунтосмесей [2]. Особенностями химического состава трав является низкое содержание фосфора (0,27%) и магния (1,02%), примерно одинаковое – азота и кальция (2,04% и 1,96%) и более высокое – калия (2,69%). Максимальное количество калия содержится в корневых системах, поэтому при разложении растительных остатков он поступает непосредственно внутрь субстрата, тем самым пополняя в нем запасы данного элемента.

Таблица 2. Видовое разнообразие травянистых растений на отвале рыхлой вскрыши Лебединского ГОКа КМА

Выводы:

• 1.    Появление растений естественным путем в силу специфических условий техногенных земель в первые десять лет в большинстве случаев почти невозможно, а затем в процессе изменения этих условий оно протекает очень медленно.

• 2.    Отвалы, сложенные песчано-меловой смесью, имеющей преимущественное распространение среди вскрышных пород, слабо зарастают травянистой растительностью. К 38 годам флористический состав трав насчитывает 49 видов, относящихся к 22 семействам. На контрольном участке (без проведения лесной рекультивации) он представлен 11-18 видами, тогда как на опытных участках под защитными лесными насаждениями – 1-11. Преобладающими по числу видов являются семейства сложноцветные и злаковые.

• 3.    Степень проективного покрытия грунто-смеси контрольного участка составляет 60-80%,

• 4.    Живой напочвенный покров обогащает грунтосмесь питательными веществами, основным макроэлементом при этом является калий.

причем в верхней части откоса она выше, чем в нижней и средней на 12,5-25,0% в связи с лучшей освещенностью. В насаждении акации белой, которая является почвоулучшающей породой, степень проективного покрытия достигает 100%.