Итоги биологической рекультивации отвалов Курской магнитной аномалии после землевания

Автор: Трещевская Элла Игоревна, Панков Яков Владимирович, Трещевский Игорь Викторович

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Рубрика: Природопользование и мониторинг

Статья в выпуске: 1-9 т.14, 2012 года.

Бесплатный доступ

Подведены итоги биологической рекультивации песчаных отвалов после землевания. Сделан вывод о нецелесообразности применения этого способа повышения плодородия субстратов при лесной рекультивации.

Нарушенные земли, отвал, песок, плодородный слой, биологическая рекультивация, защитные лесные насаждения

Короткий адрес: https://sciup.org/148201094

IDR: 148201094

Текст научной статьи Итоги биологической рекультивации отвалов Курской магнитной аномалии после землевания

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.

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).

Таблица 1. Приживаемость и рост древесных пород в неблагоприятных гидротермических условиях

Часть отвала	Порода	Приживаемость, %	Прирост	Высота	Диаметр
Часть отвала	Порода	Приживаемость, %	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 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
Порода	Способ посадки	Приживаемость, %		см
акация белая	механизированный	94,9	13,3±1,12	33,0±0,33	0,56±0,05
акация белая	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
бузина красная	ручной	99,0	18,8±1,14	39,0±1,42	0,67±0,02
жимолость та-	механизированный	100,0	7,2±0,91	28,0±1,32	0,39±0,02
тарская	ручной	91,8	12,1±0,44	28,4±0,90	0,42±0,01
сосна обыкно-	механизированный	76,3	6,0±0,30	11,5±0,81	0,34±0,01
венная	ручной	72,0	6,3±0,80	12,5±0,52	0,27±0,01

Таблица 3. Характеристика сохранности и энергии роста древесных пород и кустарников на гидроотвале, 1977-2010 гг.

Порода	Год	Возраст, лет	Тип гид-рот. режима	Сохранность, %	Прирост п Высота и Диаметр
Порода	Год	Возраст, лет	Тип гид-рот. режима	Сохранность, %	см
	1977	3	хор.	95,8	27,2	89,0	0,70
акация белая	1981	7	уд	90,0	-	175,0	3.02
	2010	35	неуд.	47,0	28,57	1000,0	15,00
акация	1977	3	хор.	84,2	28,4	56,2	0,46
желтая	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	1977	4	хор.	99,0	22,6	69,9	-
красная	1981	8	уд	80,0	11,3	114,0	-
жимолость	1977	4	хор.	91,0	17,2	48,6	0,60
татарская	1981	8	уд	65,7	-	101,0	1,78
клен остро-	1981	3	уд	88,0	2,8	19,8	0,53
листный	2010	31	неуд.	43,0	29,03	900,0	13,0
лох	1977	4	хор.	75,6	52,9	116,2	1,65
узколистный	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	1977	2	хор.	88,5	33,4	107,4	1,51
гибридный	1981	6	уд	84,0	48,6	200,3	1,61

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 рекультивационных 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
4. Типичный чернозем, снятый в процессе освоения территории под карьер, необходимо использовать для последующего землевания на горнотехническом этапе сельскохозяйственной рекультивации.

дорогостоящего приема повышения плодородия субстратов как землевание.

Список литературы Итоги биологической рекультивации отвалов Курской магнитной аномалии после землевания

Козловский, Т.Т. Водный обмен растений: монография / Т. Т. Козловский. - М.: Колос, 1969. - 247 с.
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.
Трещевский, И. В. Изменение свойств грунтосмесей в отвалах Курской магнитной аномалии в результате биологической рекультивации [Текст] / И. Вик. Трещевский, М. Ю. Глатко, Э. И. Трещевская // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. - 2008. - № 6. - С. 121-126.
Трещевская, Э. И. Повышение плодородия субстратов в промышленных отвалах Курской магнитной аномалии [Текст] : монография / Э. И. Трещевская, Я. В. Панков, И. В. Трещевский; М-во образования и науки Рос. Федерации, Фед. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. проф. образования "Воронеж. гос. лесотехн. акад.". - Воронеж, 2011. - 187 с.

Еще

Статья научная