Введение к работе
Актуальность темы исследования. Острая проблема ухудшения природной среды, нарушения ее экосистем в результате истощительного использования биологических ресурсов требует приведения в действие всех мероприятий, способных организовать защитный механизм, противодействующий разрушению природы.
В засушливых условиях Нижнего Поволжья особенно большой ущерб проявляется от дигрессии растительного и деградации почвенного покровов. Только в Волгоградской области подвержено водной эрозии более 2,3 млн га (А. В. Воробьев, 1977). Особенно нуждаются в мелиорации нарушенные земли, лишенные генетических горизонтов, а нередко и почвооб-разующих пород. Учет этих земель не ведется, свойства, мелиорация изучаются мало. Вместе с тем имеется опыт и успехи в освоении размытых и заовраженных земель (Н. И. Сус, 1949; А. С. Козменко, 1954; Г. Н. Сурмач, 1976; И. Г. Зыков, 1983; В. М. Ивонин, 1993; Е. А. Гаршинев, 1999 и др.), в мелиорации техногенно нарушенных земель (Я. В. Панков, 2005 и др.), терриконов (Б. И. Логгинов, 1978 и др.).
Особый интерес для исследования и мелиорации представляют нарушенные земли в кюветах вдоль дорог. Агролесомелиорация этих земель позволит улучшить экологию природной среды, защитить почву от размыва.
Работа отвечает требованиям Федеральной программы развития агролесомелиоративных работ в России (ВНИАЛМИ). Выполнялась в 2001-2004 гг. в соответствии с программой задания «Определить лесопригодность малопродуктивных почв в Нижнем Поволжье и разработать приемы их агролесомелиорации».
Цели и задачи исследований. Цель исследований заключается в изучении нарушенных земель, в разработке предпроектного задания по агролесомелиорации нарушенных земель.
В задачу исследований входило:
- характеристика генезиса, состояния нарушенных земель;
картографирование геоморфологических элементов, почв и грунтов;
изучение свойств почв и грунтов;
оценка условий лесопригодности нарушенных земель;
изучение роста и состояния лесных насаждений на нарушенных землях;
разработка предложений по созданию придорожных защитных лесных насаждений в кюветах вдоль автодорог.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые разработана методика картографирования, изучена лесопригодность и предложена технология агролесомелиорации нарушенных земель в кюветах вдоль дорог в Нижнем Поволжье.
Практическая значимость результатов исследования.
Полученные результаты могут быть положены в разработку проектов создания защитных лесных насаждений на нарушенных землях. Внедрение в практику озеленения нарушенных земель позволит мелиорировать их, повысить экологическую, природоохранную и экономическую эффективность насаждений.
Апробация результатов исследования проведена на научных конференциях в Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии, в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации (2002, 2004 гг.), на Всероссийском съезде Общества почвоведов в г. Новосибирске (2004 г.).
Личный вклад соискателя. Автором осуществлены получение, обработка и анализ экспериментального материала, обобщение данных литературных источников, получены основные научные результаты и сформулированы выводы.
Объект исследований - нарушенные земли и лесонасаждения на них вдоль автодорог: Москва - Волгоград, Волгоград - Элиста, Волгоград - Астрахань, Волгоград - Калач, Волгоград - Нехаевский, песчаные и каменные карьеры в Нижнем Поволжье.
Основные положения, выносимые на защиту:
концептуальные положения агролесомелиорации нарушенных земель вдоль дорог, в песчаных и каменных карьерах Нижнего Поволжья;
геоморфологические и почвенные параметры, лесопригодность нарушенных земель;
оценка состояния и роста деревьев и кустарников на нарушенных землях;
технология рекультивации и создания защитных лесных насаждений на нарушенных землях.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 4 научных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 141 страницах, иллюстрирована 15 рисунками, 10 фотографиями, содержит 18 таблиц. Она состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы (ИЗ наименований, в том числе 9 на иностранных языках), 10 приложений.
Во введении обоснована цель исследований, изложены научная новизна и практическая ценность.
В аналитическом обзоре литературы приводятся сведения об учете площадей нарушенных почв, их происхождении, состоянии и использовании, современной классификации; определяются основные направления рекультивации. Обосновываются преимущества лесной рекультивации, агролесомелиорации нарушенных земель. Дается критический анализ исследований по геологической, минералогической характеристике твердых и осадочных отвалов при разработке полезных ископаемых, их химических и физико-
химических свойств. Особое внимание отводится оценке почв и грунтов по лесопригодности. Обсуждается ассортимент деревьев и кустарников применительно к засушливым условиям Нижнего Поволжья.
В обзоре литературы не обнаружено сведений об изучении и лесомелиорации нарушенных земель в кюветах вдоль дорог.
Согласно природно-сельскохозяйственному районированию (1983 г.) Нижнее Поволжье располагается в степной, сухостепной, полупустынной и пустынной природных зонах на территории четырех субъектов Федерации на площади свыше 32 млн га.
Характерная особенность климата - засушливость и континентальность. Среднегодовое количество осадков от 470 мм на севере до 200 мм на юге.
Гидротермические условия произрастания защитных лесных насаждений в 2001-2004 гг. были относительно благоприятными. Среднегодовая температура воздуха и сумма атмосферных осадков были на 0,5С и 27,6 мм больше среднемноголетних. При этом 2003-2004 гг. оказались засушливыми (таблица 1).
В геологическом строении территории Нижнего Поволжья принимали участие многие отложения в различном составе, чередовании и мощности (В. В. Севостьянов, 2000). Нижнее Поволжье располагается на геоморфологических областях: Средне-Русская возвышенность, Окско-Донская низменность, Доно-Донецкая равнина, Приволжская и Ергенинская возвышенности, Прикаспийская и Сарпинская низменности (В. А. Брылев и др., 1970).
Согласно последнему зональному районированию растительности территория степной и сухостепной зон относится к Среднедонской, а территория полупустынной и пустынной зон к Ергенинско-Заволжской подпровин-циям (С. А. Грибова и др., 1970).
В степной зоне распространены обыкновенные и южные черноземы, в сухостепной - темно-каштановые и каштановые, в полупустынной - светло-
Таблица 1 - Гидротермические условия в 2001-2004 гг. (метеостанция г. Волгограда)
каштановые и в пустынной - бурые полупустынные почвы. Широко представлены интразональные почвы - солонцы и солончаки. В понижениях преобладают лугово-черноземные, лугово-каштановые, лугово-болотные лиманные, осолоделые и аллювиальные почвы, бугристые пески. Характерна засоленность почв, почвообразующих и подстилающих пород. Тип засоления сульфатный на севере, хлоридно-сульфатный и хлоридный на юге. Грунтовые воды залегают обычно глубже 10 м и преимущественно средне- и сильноминерализованные.
Из большого разнообразия генезиса нарушенных земель для исследования выбраны неизученные и распространенные образования в кюветах вдоль дорог, а также песчаные и каменные карьеры, валы и рвы в военном и гидротехническом строительстве (рисунок 1).
Экспедиционные исследования проводили вдоль пяти автострад, в трех карьерах, в военных и гидротехнических сооружениях. Работу начинали геоморфологическим картографированием с выделением элементов: плоский водораздел, склоны водораздела с уклонами до 3, 3-10 и более 10 и экспозициями (северных и южных румбов). Почвенное картографирование нарушенных земель проводили закладкой шурфов, бурением скважин в кювете и на контроле (ненарушенная почва). Отбор почвенных образцов проводили послойно (0-25 см) сплошной колонкой на глубину 2-3 м. анализы почв проводили общепринятыми методами (Е. В. Аринушкина. 1970; А. В. Вадюнина, 3. А. Корчагина, 1986).
На основании геоморфологических и почвенных условий в лаборатории почвоведения ВНИАЛМИ определяли лесопригодность почв (С. В. Зонн, 1951 и др.) по четырем группам: I - вполне удовлетворительная, П - удовлетворительная, III - условно удовлетворительная, требующая коренных мелиорации, IV - неудовлетворительная.
Стационарные исследования проводили на объектах автострады Волго-
Рисунок 1 - Объекты исследований:
1 - автострада Волгоград - Элиста; 2 - автострада Волгоград - Астрахань; 3 - автострада Москва - Волгоград - Калач; 4 - автострада Суровикино - Клетская - Нехаевская; 5 - автострада Красноармейск - ОАО «Каустик»; 6 - карьер для отвода стоков в ОПХ «Орошаемое» 7 - песчаный карьер «Кировский»; 8 - песчаный карьер «Орловский»; 9 -каменный карьер «Фроловский»; 10 - гидротехнические сооружения вокруг Большого лимана; 11 - Царшшнская сторожевая линия
град — Калач: водораздел, склон водораздела, днище балки, пойма. Почвенные делянки закладывали в кювете дороги и на ненарушенной почве. Площадь площадки 9 м", повторность трехкратная. Изучали свойства почв и определяли их лесопригодность. На площадках высаживали сеянцы вяза приземистого конвертом (5 шт.). Определяли снегоотложение, динамику промачи-вания, влагозапасов, рассчитывали баланс влаги; определяли приживаемость и рост сеянцев. Особое внимание уделяли естественному заселению и произрастанию деревьев и кустарников на нарушенных землях.
Математико-статистическая обработка результатов исследований проводилась по общепринятой методике (Б. А, Доспехов, 1979).