Противоэрозионная и санитарно-гигиеническая роль лесных насаждений при биологической рекультивации техногенных ландшафтов Курской магнитной аномалии

Дюков Анатолий Николаевич, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесных культур, селекции и лесомелиорации при многочисленных антропогенных процессах [1].

В решении проблемы роли древесных растений и кустарников в защите отвалов Курской магнитной аномалии (КМА) от водной и ветровой эрозии следует остановиться на состоянии изученности следующих вопросов: возникновение и механизм развития эрозионных процессов в условиях естественного и техногенного ландшафтов; изученности способов и методов предотвращения эрозионных процессов на нарушенных землях и роль лесных насаждений в защите отвалов от ветровой и водной эрозии.

Степень проявления ветровой эрозии зависит главным образом от скорости ветра и механического состава горных пород. Наибольшей интенсивностью характеризуются процессы дефляции на рыхлых горных породах – пески и песчано-меловые смеси, а наименьшей – на более плотных – мела и средние и тяжелые суглинки [2]. Размеры эрозии зависят от литологических свойств отвалов, их возраста, степени зарастания, интенсивности выпадающих осадков, характера снеготаяния, складируемых вскрышных пород и других факторов. Скорость развития эрозионных процессов зависит от нескольких причин. Во-первых, от особенностей техногенного рельефа, образованного в результате горно-технической рекультивации (угол наклона спланированной поверхности, крутизна и длина склонов, высота уступов отвалов и т.д.). Во-вторых, от гранулометрического состава, литологии и токсичности пород, слагающих отвалы, что влияет на устойчивость поверхности к механическому воздействию воды и ветра. В третьих, от физико-географических условий окружающей местности и погодных условий, которые играют решающую роль в транспортирующей деятельности воды. Промышленная эрозия наблюдается в виде смыва и размыва, дефляции, карстовых образований и суффозии.

Защитные лесные насаждения создаются для защиты от вредоносных ветров-суховеев, ветровой эрозии, для уменьшения непродуктивного испарения и задержания снега, для уменьшения поверхностного стока и прекращения смыва, для сохранения запаса влаги. Защитное лесоразведение экономически выгодно. Оно является многогранным, долговременным и надежным средством в борьбе с водной и ветровой эрозией.

Опыт биологической рекультивации в районе КМА показывает, что в борьбе со всеми видами эрозии главное место занимает биологическая рекультивация лесными насаждениями. Особо следует отметить, что создание лесных насаждений требует тщательного подбора грунтосмесей для выращивания тех или иных древесных пород и кустарников. Техногенные субстраты обладают неудовлетворительным химическим составом (табл. 1), низкими агрохимическими (табл. 2) и неудовлетворительными водно-физическими свойствами (табл. 3). Воднорастворимых солей в субстратах (табл. 1) содержится незначительное количество, а сухой остаток колеблется в пределах 0,12-0,6%. Водная вытяжка содержит большое количество бикарбонатов и меньше сульфидов и хлоридов. Низкая концентрация солей обеспечивает оптимальные условия для выращивания насаждений на глинистых и меломергельных отвалах.

Таблица 1. Химические свойства техногенных субстратов

Таблица 2. Агрохимические свойства техногенных субстратов

Органическое вещество в субстратах (табл. 2) имеется в небольшом количестве. Общий азот колеблется от 0,009 до 0,04%; легкогидрализуе-мые соединения азота – 0,01-0,03 мг, калия – 5-7 мг и фосфора – 0,75-2,5 мг на 100 г субстрата. Водно-физические свойства (табл. 3) техногенных грунтосмесей характеризуются удовлетворительными показателями, позволяющими выращивать большинство древесных пород и кустарников, акклиматизированных в данном регионе [3]. Многообразие типов отвалов и слагающих их грунтосмесей обуславливает большую пестроту почвогрунтов и создает большие трудности для объективной оценки экологических условий. Детальное изучение почвогрунтов позволяет дать их лесорастительную оценку в целях рекультивации и рационального использования.

Таблица 3. Водно-физические свойства техногенных субстратов

Промышленная эрозия имеет специфические особенности и нуждается в специальном подходе к изучению. Наиболее распространенным методом повышения противоэрозионной устойчивости горных пород в отвалах являются биологические способы закрепления – посев многолетних трав и облесение древесно-кустарниковой растительностью. Лесная рекультивация – один из основных и наиболее перспективных способов освоения территорий, нарушенных горными разработками. От правильного выбора древесных пород и кустарников при лесоразведении на отвалах во многом зависит их устойчивость и мелиоративная роль. При этом основное внимание должно быть обращено на низкую требовательность к почвенному плодородию и засухоустойчивость растений, мелиоративную роль и достаточно высокую их продуктивность. Результаты исследований состояния и роста основных лесообразующих пород на отвалах показывают различную их приспособленность к условиям произрастания. Многолетние исследования достоверно подтверждают перспективность отдельных пород для биологической рекультивации техногенных ландшафтов. По энергии роста древесные породы и кустарники разделены на три группы.

На первом месте стоят, кроме широко известных мелиорантов лесной рекультивации (сосна, береза, акация белая, облепиха), с высокими показателями роста и другие породы – бузина красная, карагана древовидная, шиповник обыкновенный, смородина золотая. Группа среднего роста представлена кленами ясенелистным и остролистным, яблоней лесной, грушей обыкновенной, рябиной обыкновенной и жимолостью татарской. Группа слабого роста включает в себя ясени обыкновенный и зеленый, иргу круглолистную, сирень. Значение лесных культур в борьбе с ветровой и водной эрозией на отвалах проявляется уже в первые годы после проведения рекультивационных работ. В закреплении горных пород принимают участие не только корневые системы, но и кроны деревьев и кустарников. Корневая система древесных пород и кустарников скреп- ляет субстраты, предотвращает их вымывание и выдувание. Кроны растительного покрова способствуют снижению скорости у поверхности субстратов, препятствуют перемещению дефлирующих частиц с незакрепленных участков и таким образом снижают возможность проявления ветровой эрозии до минимума. Материалы исследований показывают, что наиболее эффективным фактором устойчивости отвалов к эрозии служит растительный покров.

Выводы:

• 1.    Для биологической рекультивации необходимо тщательно подбирать ассортимент древесных пород и кустарников с учетом лесорастительных условий местопроизрастания.

• 2.    На крупно площадных отвалах, где поверхность предназначена для использования в сельском хозяйстве, предварительно необходимо создавать законченную систему защитных насаждений.

• 3.    Для своевременного предотвращения эрозионных процессов и создания благоприятных условий для лесоразведения на песчаных и песчано-меловых субстратах целесообразно перед посадкой лесных культур комплексное применение полимеров с посевом многолетних трав.

• 4.    Наибольший противоэрозионный эффект получен при создании лесных культур, которые уже в 3-летнем возрасте снижают вынос субстратов в 4-5,6 раза. С увеличением возраста культур до 10 лет вынос дефлянта прекращается полностью.

• 5.    Санитарно-гигиеническое значение лесных насаждений определяется их способностью к адсорбции пылевидных частиц. В зависимости от видового состава и возраста насаждений масса осажденной пыли составляет 15-23 кг/га ежесуточно.

• 6.    У растений, произрастающих на отвалах, запыленность листовой поверхности выше в 23 раза по сравнению с естественными условиями. Полная рекультивация отвалов лесными насаждениями способствует снижению загрязнения воздуха до значений, не превышающих ПДК.

• 7.    Создание на отвалах защитных лесных насаждений различного назначения является эффективным средством борьбы с дефляцией в целях оздоровления техногенных ландшафтов.