Содержание к диссертации
Введение
1. Природные условия района исследований 8
1.1. Географическое местоположение 8
1.2. Климат 9
1.3. Рельеф и почвы 14
Выводы 16
2. Современное состояние проблемы исследований 17
2.1. Понятие рекультивации нарушенных земель 17
2.2. Опыт биологической рекультивации нарушенных земель . 24
2.3. Опыт рекультивации золоотвалов . 31
Выводы . 38
3. Программа, методика, объем выполненных работ 40
3.1. Программа работ 40
3.2. Методика исследований 41
3.3. Объем выполненных работ . 44
4. Характеристика объектов исследований 45
4.1. Экологическая обстановка в районе исследований 45
4.2. История рекультивации золоотвала № 1 Рефтинской ГРЭС 52
4.3. История рекультивации выработанного карьера огнеупорной глины 57
Выводы 60
5. Рост искусственных насаждений на объектах лесохозяйственной рекультивации 62
5.1. Рост искусственных сосновых насаждений на золоотвале № 1 Рефтинской ГРЭС 62
5.2. Рост искусственных насаждений на рекультивированном карьере после добычи огнеупорной глины 68
3 5.3. Противопожарное устройство искусственных сосновых насаждений на рекультивируемых землях 72
Выводы 80
6. Видовой состав и надземная фитомасса живого напочвенного покрова после завершения лесохозяйственной рекультивации . 83
6.1. Золоотвал Рефтинской ГРЭС . 83
6.2. Карьер добычи огнеупорной глины . 94
Выводы 103
Общие выводы 106
Список литературы .
- Рельеф и почвы
- Опыт биологической рекультивации нарушенных земель
- Объем выполненных работ
- История рекультивации золоотвала № 1 Рефтинской ГРЭС
Введение к работе
Актуальность темы. Значительные площади нарушенных земель вызывают необходимость их восстановления и вовлечения в активную эксплуатацию. Однако многие вопросы рекультивации нарушенных земель, несмотря на обширную научную литературу, до настоящего времени остаются нерешенными. Так, в частности, из-за наличия токсичных для человека веществ в каменноугольной золе (Holliday et.al., 1955) многие золо-отвалы не могут быть использованы для сельскохозяйственного, рекреационного и строительного направлений рекультивации. В то же время золо-отвалы являются мощным источником загрязнения окружающей среды. Их пыление наблюдается в радиусе 15-20 км (Егорова, Курченко, 1996), а на естественное восстановление даже травянистой растительности требуется 30-50 лет. В то же время данные об эффективности лесохозяйственной рекультивации нарушенных земель в научной литературе отрывочны, а производственный опыт должным образом не обобщен. Не обнаружено нами в литературных источниках и данных о лесохозяйственной рекультивации выработанных сухоройных карьеров добычи огнеупорной глины. Указанные обстоятельства свидетельствуют об актуальности изучения результатов лесохозяйственной рекультивации и определили направление наших исследований.
Степень разработанности темы исследований.
Выполненное исследование является продолжением работ, начатых сотрудниками ФГБОУ науки «Ботанический сад» Уральского отделения Российской академии наук по рекультивации золоотвала Рефтинской ГРЭС (Вишня и др., 1997; Внуков, 1997; Махнев, Внуков, 1997; Махнев и др., 2002, 2007; Трубина, Махнев, 2003; Калашникова и др., 2007;).
Нами выполнен анализ результатов лесохозяйственной рекультивации золоотвала Рефтинской ГРЭС и выработанного карьера добычи огне-
упорной глины за почти 20-летний период. Диссертация является законченным научным исследованием.
Цель и задачи исследования.
Целью исследований являлось изучение эффективности лесохозяй-ственной рекультивации нарушенных земель и разработка на этой основе предложений по совершенствованию рекультивации золоотвалов и сухо-ройных карьеров, образовавшихся после завершения добычи огнеупорной глины, в условиях округа предлесостепных сосново - березовых лесов Зауральской равнинной провинции Западно - Сибирской лесорастительной области.
Исходя из цели исследований, решались следующие задачи:
-
Анализ, обработка и систематизация литературных данных и производственного опыта по рекультивации нарушенных земель.
-
Оценка состояния искусственных сосновых насаждений, созданных на рекультивированных землях.
-
Изучение видового состава нижних ярусов растительности, изучение фитоценотических групп растений и динамики видового состава, а также надземной фитомассы с увеличением возраста лесных культур сосны.
-
Разработка рекомендаций по выращиванию искусственных насаждений на рекультивированных землях.
Научная новизна. Впервые на Урале проведены комплексные исследования эффективности лесохозяйственной рекультивации золоотвалов и карьеров добычи огнеупорной глины за 20-летний период. Экспериментально доказана возможность выращивания высокопродуктивных искусственных сосновых насаждений на рекультивированных землях.
Теоретическая и практическая значимость. В процессе исследований получены новые оригинальные данные о сохранности, росте и динамике основных таксационных показателей искусственных сосновых насажде-
ний, созданных на бывшем золоотвале и карьере добычи огнеупорной глины, расширяющие современные знания об эффективности лесоводствен-ной рекультивации нарушенных земель.
Установлена динамика видового состава и надземной фитомассы живого напочвенного покрова (ЖНП), а также определены пионерные виды ЖНП, которые можно использовать при биологической рекультивации указанных видов нарушенных земель.
Результаты исследований могут быть использованы при доработке нормативно-технических документов по рекультивации золоотвалов и су-хоройных карьеров. Заложенные постоянные пробные площади (ППП) могут быть использованы при проведении экологического мониторинга, выполнении курсовых и дипломных работ и проектов, а также диссертаций магистров.
Рекомендации по выращиванию искусственных насаждений на рекультивированном золоотвале и сухоройном карьере переданы для использования ГКУ СО «Сухоложское лесничество» (имеется справка о внедрении).
Методология и методы исследований. Исследования базируются на методе постоянных пробных площадей, заложенных в соответствии с требованиями ОСТ 56-69-83, а также других общепринятых апробированных наставлений и рекомендаций (Агафонова и др., 2001; Залесов и др., 2007).
В процессе комплексных исследований были изучены основные компоненты насаждений и проанализированы их динамика за 20-летний период. Закладка пробных площадей, сбор экспериментальных данных, анализ и обработка полученных материалов выполнены лично автором, либо при его непосредственном участии.
Положения, выносимые на защиту:
- лесохозяйственная рекультивация золоотвалов и сухоройных карьеров добычи огнеупорной глины в условиях округа предлесостепных сос-
ново-березовых лесов может быть выполнена созданием лесных культур сосны обыкновенной;
продуктивность (класс бонитета) искусственных сосновых насаждений, созданных на золоотвале, превышает таковую в естественных насаждениях аналогичного возраста;
рекомендации по созданию. Выращиванию и противопожарному устройству искусственных насаждений на рекультивированных землях.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов исследований подтверждается большим по объему и разнообразию экспериментальным материалом, полученным с использованием научно-обоснованных апробированных методик, применением современных статистических методов его обработки, использованием при анализе оценке прикладных компьютерных программ.
Основные результаты исследований доложена и получили положительную оценку на VIII научно-практ. конф., посвященной памяти А.А. Дунина-Горкавича (Ханты-Мансийск, 2012), VIII и X всерос. науч.-техн. конф. «Научное творчество молодежи – лесному комплексу России» (Екатеринбург, 2012$ 2014), всерос. науч.-практ. конф. «Проблемы воспроизводства лесов Европейской тайги» (Кострома, 2012); всерос. науч.-практ. конф. «Лесной и химический комплексы – проблемы и решения» (Красноярск, 2011), междунар. науч. конф. «Природно-техногенные комплексы: рекультивация и устойчивое функционирование» (Новосибирск, 2013).
По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в т.ч. 3 – в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав основного текста и общих выводов. Библиографический список включает 235 наименований, в том числе 10 на иностранных языках. Текст проиллюстрирован 20 таблицами и 32 рисунками.
Согласно приказа Федерального агентства лесного хозяйства № 61 от 9 марта 2011 г. «Об утверждении перечня лесорастительных зон Российской Федерации» район проведения исследований относится к Средне-Уральскому таежному лесному, а по лесорастительному районированию Б.П. Колесникова, Р.С. Зубаревой и Е.П. Смолоногова (1973) к округу сосново-березовых предлесостепных лесов, Зауральскй равнинной провинции, Западно-Сибирской равнинной лесорастительной области.
Климат района исследований континентальный. Продолжительность малого вегетационного периода составляет 115-120 дней. Среднее годовое количество осадков 447 мм, из них 48% приходится на летний период. К факторам, отрицательно влияющим на лесную растительность, следует отнести поздние весенние и ранние осенние заморозки. Рельеф относительно ровный. Доминируют дерново-подзолистые почвы средне- и легкосуглинистого механического состава.
Относительная сухость, континентальность климата и почвенное плодородие обеспечивают возможность выращивания высокопроизводительных сосновых насаждений.
Рельеф и почвы
Основной объем работ по теме диссертации выполнен на территории ГКУ СО «Сухоложское лесничество» Департамента лесного хозяйства Свердловской области. Согласно приказа Федерального агентства лесного хозяйства № 61 от 9 марта 2011 г. «Об утверждении перечня лесорастительных зон Российской Федерации» Свердловская область разделена на два лесных района: СевероУральский таежный и Средне-Уральский таежный. Территория района исследований, согласно этому районированию, относится к Средне-Уральскому таежному району. В то же время, учитывая существенную природную неоднородность территории Свердловской области, вызванную, в частности, расположением ее в Европе и Азии, считается более правильным районирование, предложенное Г.А. Годоваловым с соавторами (2011). Согласно указанного районирования район проведения исследований относится к равнинному подрайону Средне-Уральского таежного района.
Значительно большая дробность территории Свердловской области предложена лесорастительным районированием Б.П. Колесникова, Р.С. Зубаревой и Е.П. Смолоногова (1973). Согласно районирования указанных авторов на территории Свердловской области выделены три лесорастительные области, восемь лесорастительных провинций и шесть лесорастительных округов.
В соответствии с лесорастительным районированием Б.П. Колесникова (1960, 1969), Б.П. Колесникова и др. (1973) территория района исследований относится к округу сосново-березовых предлесостепных лесов, Зауральской равнинной провинции Западно-Сибирской равнинной лесорастительной области. 1.2. Климат
Климат района исследований – континентальный. На его формирование оказывают влияние воздушные массы трех типов: атлантические влажные и прохладные с запада; холодные и относительно сухие с севера; теплые и сухие с юга. Урал, представляющий собой естественную климатическую границу между Русской и Западно-Сибирской равнинами, является примером физико-географической страны с достаточно ярко выраженным воздействием орографии на климат. Невысокие горы Урала не создают большого препятствия для движения воздушных масс к востоку, но все же замедляют продвижение циклонов и нередко их задерживают. Не случайно осадков выпадает больше на западном склоне Уральских гор, чем на восточном и в Зауралье (Горчаковский, 1956; Зубарева, 1970).
В то же время Уральские горы не мешают продвижению воздушных масс в южном и северном направлениях. Зимой холодный воздух из Арктики нередко протекает вдоль гор далеко на юг, а теплый сухой воздух с юга в летнее время иногда продвигается на север. Подобные меридиональные перемещения воздушных масс заметнее с восточной стороны Урала, особенно весной и осенью. Они вызывают неустойчивую погоду в летне-осенний период и весенний возврат холодов.
Уральский хребет, протянувшийся более чем на 2000 км почти строго в меридиональном направлении, оказывает влияние не только на ослабление западного переноса и вторжение арктических воздушных масс, но и на характер формирования и пространственного распределения облачности, осадков, температуры воздуха и других метеорологических элементов.
Наиболее часто циклоны приносят на Урал массы воздуха с Атлантики в осенние месяцы и в первую половину зимы (Справочник …, 1966 б, 1968). Зимний тип циркуляции развивается в условиях охлажденного континента и усиления контрастов температуры между полюсом и экватором с одной стороны и между океаном и континентом с другой. Летом возрастает роль атмосферных конвекций, вызванных прогревом подстилающей поверхности и значительным испарением. Именно для лета характерно вторжение холодных воздушных масс с Баренцева моря и полуострова Таймыр в юго-восточном направлении. Реже всего наблюдаются восточные ветры (Агроклиматический справочник …, 1962; Гулинева, 1974).
При доминировании в районе исследований ветров западных направлений (27%), по данным наблюдений (метеостанция Егоршино), максимальная скорость ветра составляет 18 м/с, при наибольших порывах 30 м/с.
В формировании температурного режима воздуха и на поверхности почвы большую роль играет рельеф, высота над уровнем моря, направление и скорость ветра. В среднем в течение года в районе исследований преобладающими являются ветры юго-западного направления. Особенно высокой устойчивостью отличаются они с февраля по апрель (Справочник, 1966 б; Кувшинова, 1968; Халевицкая, 1981). С мая направление ветров меняется на северо-западное и западное. Вторжение арктических масс воздуха в тылу циклонических серий приводит к резким изменениям погоды. Прилегающая с востока огромная Западно-Сибирская равнина также оказывает влияние на формирование уральской погоды, то суровой морозной или необычно теплой зимой, то жаркой или холодной и ненастной летом (Степанов, 1964; Хале-вицкая, 1981).
В целом климат района исследований характеризуется как континентальный (Кайгородов, 1955; Справочник ..., 1965; 1966 а; Агроклиматические ресурсы ..., 1978). О континентальности климата свидетельствуют годовые и суточные колебания показателей почти всех метеорологических элементов. Главной особенностью климата являются холодная и продолжительная зима, теплое, но относительно короткое лето, ранние осенние и поздние весенние заморозки.
Опыт биологической рекультивации нарушенных земель
Рекультивация – составное слово, образованное от латинских слов «re» (обратно, назад, вновь, снова, пере) и «kultus» - культивировать (обрабатывать, возделывать, выращивать, разводить, насаждать, поощрять, вводить в обычай). Рекультивация неразрывно связана с хозяйственной деятельностью человека, развитием горнорудной промышленности, с добычей и переработкой полезных ископаемых, освоением неудобных земель. Термин «рекультивация» обычно применяют специалисты, пользующиеся языками славянской группы с тем, чтобы выделить специфический вид работ по подготовке нарушенных территорий для последующего сельскохозяйственного или ле-сохозяйственного использования (Лазарева, 2013). Другими словами, указанный термин используется для обозначения агротехнических работ и биологических видов при последующем использовании территорий после отработки полезного ископаемого (определение W.Weisbrod) (Лазарева, 1972).
Указанная трактовка термина была предложена английским специалистом И.А. Coates, который подчеркивал, что восстановление территорий относится к ряду мероприятий, требующих для их приведения не только в прежнее, но и в качественно новое состояние с целью последующего наилучшего использования (Coates, 1957).
Согласно трактовке Б.П. Колесникова, Т.М. Пикальской, Т.С. Чибрик и Г.Н. Махониной (1976) «рекультивация является составной частью разнообразных мероприятий, имеющих целью оптимизацию окружающей среды и выполняющихся в порядке реализации территориальных планов районной планировки и перспективных планов развития городов и населенных пунктов».
Определение рекультивации земель вышеуказанных авторов громоздко. Кроме того, оно не определяет конкретные требования к набору и параметрам рекультивационных мероприятий. Л.П. Баранник (1978) под рекуль 18 тивацией понимает восстановление биологической продуктивности земель, нарушенных промышленностью.
Существенно отличается от вышеуказанных определение рекультивации предлагаемое А.Р. Родиным и др. (2002): «Рекультивация техногенного ландшафта выполняет комплекс работ, направленных на восстановление хозяйственной и эстетической ценности нарушенного ландшафта».
В.М. Курачев с соавторами (2003) отмечают, что современная рекультивация есть набор технологических приемов, позволяющий сформировать на месте нарушенных земель участки территорий (местообитания, ландшафты, поля рекультиваций и т.д.) с заданными в виде технического задания в рабочем проекте рекультивации параметрами хозяйственной и (или) почвен-но-экологической эффективности». Последнее определение, несмотря на его обширность, не позволяет определить требования, которые можно предъявить к рекультивированному участку.
А.М. Данченко и М.А. Данченко в своем словаре «Эколого-биологические термины в лесном хозяйстве» отмечают, что «рекультивация, искусственное восстановление плодородия почвы и растительного покрова после техногенного нарушения природы» (Данченко А.М., Данченко М.А., 2004. С. 371).
Б.Е. Чижов (2000а, б) отмечает, что суть рекультивационных работ на нефтезагрязненных землях состоит в ускорении естественных процессов самоочищения почв, максимальной мобилизации внутренних ресурсов экосистем на восстановление своих первоначальных функций при помощи таких мероприятий, как рыхление почвы и создание искусственного микрорельефа, внесение торфа, извести, минеральных удобрений, нефтеокисляющих микроорганизмов, высев трав мелиорантов.
Близкое определение рекультивации нарушенных земель в условиях нефтегазодобычи приводят Н.М. Исмаилов и Ю.Н. Пиковский (1988). Указанные авторы под рекультивацией земель понимают максимальную мобилизацию внутренних ресурсов экосистемы на восстановление своих природных структур и функций. В их трактовке рекультивация земель – это продолжение (ускорение) процесса самоочищения, при котором используются природные резервы экосистемы: климатические, микробиологические, ландшафтно-геохимические.
Т.С. Чибрик (2013) под рекультивацией земель понимает комплекс работ, направленных на восстановление биологической продуктивности и хозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей природной среды.
Б.П. Колесников и Л.В. Моторина (1978) отмечают, что рекультивация земель – это восстановление (возобновление) земель с помощью комплекса горнотехнических, биологических, инженерных, мелиоративных и экологических мероприятий, имеющих целью плановое создание и ускоренное формирование на площадях, испытавших воздействие техногенеза, оптимальных культурных ландшафтов с высокой продуктивностью, имеющих значительную социальную и хозяйственную ценность.
В.А. Андроханов (2013) отмечает, что на современном этапе развития теории и практики рекультивационных работ под рекультивацией понимается набор технологических приемов, позволяющий целенаправленно сформировать на месте нарушенных земель участки территории (местообитания, ландшафты, поля рекультивации) с заданными в виде техногенного задания в рабочем проекте рекультивации параметрами хозяйственной и / или поч-венно-экологической эффективности. Особо В.А. Андроханов отмечает, что все другие подходы к рекультивации можно считать устаревшими и несоответствующими современному уровню. Однако по ГОСТ 17.5.1.01. «Рекультивация – это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды в соответствии с интересами общества».
В то же время в другом официальном документе (Основные положения…, 2002), утвержденном приказом Министерства природных ресурсов России и Роскомземом от 22 декабря 1995 г. № 525/67 отмечается, что «Рекультивация нарушенных земель осуществляется для восстановления их для сельскохозяйственных, лесохозяйственных, водохозяйственных, строительных, рекреационных, природных и санитарно-оздоровительных целей».
На наш взгляд, у всех приведенных выше определений рекультивации нарушенных земель, а также у ограниченного количества других определений, имеющихся в научной и ведомственной литературе, есть свои достоинства и недостатки. Нами рекультивация нарушенных техногенезом земель понимается в трактовке Н.А. Луганского и др. (2005). Согласно их определению, под рекультивацией нарушенных техногенезом земель понимается «восстановление ландшафта, мезо- и микрорельефа, структуры и плодородия почв, гидрологического режима участка, а также воспроизводство естественным, искусственным или комбинированным методами лесных и травянистых фитоценозов посредством проведения комплекса инженерных (технических), агротехнических и лесоводственно-биологических мероприятий» (Луганский и др., 2005. С. 5).
Объем выполненных работ
Выполненные исследования позволили рекомендовать продолжение работ по созданию искусственных насаждений на золоотвале № 1 Рефтин-ской ГРЭС. Однако в целях повышения устойчивости создаваемых культур-дендроценозов рекомендовалось вводить в состав лиственные породы (березу, ольху), а для улучшения плодородия субстрата использовать в посадках ряд видов кустарников (акацию желтую, в частности).
Несмотря на то, что последние рекомендации были проигнорированы в 2011 г. рекультивация золоотвала № 1 Рефтинской ГРЭС была закончена, а на его территории было создано 355,0 га искусственных сосновых насаждений (рис. 4.6.).
Помимо лесных культур и искусственных насаждений сосны обыкновенной на территории золоотвала Рефтинской ГРЭС имеются насаждения других древесных и кустарниковых пород. Кроме того, сформировались естественно заросли облепихи крушиновидной. Однако с лесоводственной точки зрения наибольший интерес имеют, несомненно, искусственные насаждения сосны обыкновенной.
На территории Сухоложского лесхоза (ныне ГКУСО «Сухоложское лесничество») 70 га лесных земель в течение 30 лет находились в долгосрочном пользовании Богдановического огнеупорного завода и использовались для добычи огнеупорной глины. Перед разработкой месторождения была произведена вырубка деревьев, снятие плодородного слоя почвы и складирование ее в буртах для последующей технической рекультивации. Вскрышные работы производились с 1973 г. Глубина карьера достигала 35-40 м.
Представление о сухоройном карьере добыча огнеупорной глины позволяет получить рисунок 4.8. При отсутствии лесохозяйственной рекультивации наблюдается интенсивная эрозия почвы даже после технического этапа рекультивации (рис. 4.9).
Согласно проекта рекультивации после добычи огнеупорной глины карьер заполнялся вскрышными породами, производилась планировка поверхности бульдозером Т-130 с последующим нанесением по всей площади поч-венно-грунтового слоя толщиной 30-40 см. Подготовленная таким способом площадь выравнивалась и передавалась по акту Сухоложскому лесхозу для проведения через год биологической рекультивации. Согласно проекта в период с 1999 по 2007 гг. механизированным способом лесопосадочной машиной ЛМД-81 с трактором ТДТ-55 были произведены посадки сосны на площади 63,5 га. Лесные культуры создавались в 2-х – летними сеянцами сосны, выращенными в питомнике Курьинского лесничества Сухоложского лесхоза. Количество посадочных мест в расчете на 1 га общей площади составило 2300 - 2400 штук.
Данные о площади создания лесных культур сосны обыкновенной на территории В течение последующих 3 лет после посадки 1 раз в год производили механизированный уход за саженцами культиватором КЛБ-1,7 с трактором ТДТ-55, при необходимости выполнялось дополнение сеянцами 2-х – летней сосны, ели и лиственницы из расчета 300-500 штук на 1 га. По состоянию на 1.01.2013 г. все лесные культуры были переведены в покрытую лесом площадь. Во избежание возникновения лесных пожаров ежегодно через 30-50 м плугом ПКЛ-70 с трактором МТЗ-82 создавались и подновлялись минерализованные полосы. Вдоль всей площади по периметру участка на глубину 20 м от существующих дорог в 2010, 2011, 2012 гг. кусторезом Хускварна осуществлялась обрезка сучьев на высоту 1-2 м от поверхности почвы. К моменту инвентаризации лесные культуры на всей площади имели хороший текущий и средний прирост, а также удовлетворительную сохранность.
1. Экологическая обстановка, сложившаяся в районе исследований, яв ляется неблагоприятной. Общая площадь земель, испытывающих негативное воздействие промышленных поллютантов, достигает 27,6 тыс. га.
2. Объемы выбросов только Рефтинской ГРЭС достигают 400 тыс. т/год. В составе выбросов сернистый ангидрид (до 40%), твердые вещества (до 50%) и окислы азота.
3. В результате выбросов Рефтинской ГРЭС и пыления золоотвалов произошло беспрецедентное изменение химического состава почвы. Последнее привело к повышению класса бонитета сосновых насаждений, уменьшению насаждений ягодниковой при увеличении (в абсолютных и относительных величинах) доли насаждений разнотравной группы типов леса.
4. Исследования рекультивации золоотвала № 1 Рефтинской ГРЭС начаты в 1992 г. сотрудниками Института леса УрО РАН (ныне ФГБУ науки «Ботанический сад» УрО РАН) и Уральского государственного лесотехнического университета. В 1998 г. начались механизированные производственные посадки сосны обыкновенной.
5. Исследования посадок 1996-2001 гг., выполненные в 2001 г., показали, что лесные культуры сосны, созданные на золоотвале, характеризуются высокими значениями среднего и текущего прироста, сохранности (приживаемости) и баллов состояния.
6. Рекультивация выработанного карьера огнеупорной глины начата в 1999 г. и выполнена на площади 63,5 га.
7. Различие в возрасте лесных культур на рекультивированных золоот-вале и карьере огнеупорной глины позволяет изучить динамику таксационных показателей сосны обыкновенной в искусственных насаждениях. 5. Рост искусственных насаждений на объектах лесохозяйственной рекультивации
Рост искусственных сосновых насаждений на золоотвале № 1 Рефтинской ГРЭС Как отмечалось нами ранее, несмотря на то, что рекультивация золоот-валов путем создания травянистого покрова дешевле и проще, она не в полной мере решает стоящие задачи. Созданный травостой требует систематических агротехнических уходов (внесение удобрений, подсев трав, скашивание, периодический полив). При отсутствии ухода культурфитоценозы на золо-отвалах быстро деградируют, частично разрушаются и вновь оказываются уязвимыми для эрозии.
Создание на золоотвалах искусственных дендроценозов предпочтительнее по целому ряду причин. Лесное насаждение является одним из важнейших элементов ландшафта, что очень важно, поскольку золоотвалы находятся в непосредственной близости от населенных пунктов. В процессе лесо-хозяйственной рекультивации создаются лесонасаждения различного типа и назначения, происходит оздоровление среды, улучшаются санитарно-гигиенические условия жизни человека, увеличивается площадь лесного фонда. В конечном счете, лесохозяйственное направление рекультивации возвращает территорию в исходное состояние, то есть в полной мере отвечает задачам рекультивации. Кроме того, необходимо учитывать, что средооб-разующие функции древесной растительности в сочетании с ее устойчивостью и долговечностью делают лесохозяйственную рекультивацию на Среднем Урале наиболее привлекательной.
В то же время при создании культур дендроценозов очень важно иметь объективные данные об их росте, поскольку неправильный выбор главной породы или технологии выращивания может снизить устойчивость выращиваемых насаждений и, тем самым, минимизировать эффективность выпол 63 ненных работ. Нами в процессе исследований было заложено 7 постоянных пробных площадей (ППП) в лесных культурах и искусственных насаждениях, созданных в разные годы на золоотвале № 1 Рефтинской ГРЭС. ППП закладывались с таким расчетом, чтобы проследить динамики таксационных показателей искусственных сосновых насаждений, создаваемых в процессе лесохо-зяйственной рекультивации. В качестве контроля был использован участок золоотвала, на котором лесные культуры не создавались, а также искусственные насаждения сосны обыкновенной, созданные на свежих вырубках сосняка разнотравного.
История рекультивации золоотвала № 1 Рефтинской ГРЭС
В список наиболее толерантных видов ЖНП, которые встречаются на всех ППП, заложенных на рекультивированном карьере после добычи огнеупорной глины, входят бедренец камнеломковый, вейник наземный, вероника дубравная, горошек мышиный, клевер луговой, овсяница валлисская (типчак), одуванчик лекарственный, осот огородный. В указанном списке встречаются растения практически всех ценотипов, что свидетельствует о незавершенности процесса формирования лесной среды. Отсутствие сомкнутости крон в межурядьях лесных культур создает благоприятные условия освещенности для растений сорных и луговых ценотипов.
Нетоксичность грунтов и значительная доля растений семейства бобовых позволяет рекомендовать на рекультивированном карьере заготовку сена в междурядьях лесных культур в первые годы после посадки.
На видовой состав и надземную фитомассу ЖНП в естественных условиях существенное влияние оказывают подрост и подлесок. Выполненные нами исследования показали, что как на рекультивированном золоотва-ле, так и карьере добычи огнеупорной глины подрост и подлесок встречаются единичными экземплярами и не оказывают сколько – ни будь существенного влияния на лесные культуры сосны и ЖНП. Последнее, на наш взгляд, объясняется дальностью обсеменителей и высокой конкуренцией всходам древесных пород со стороны ЖНП на начальном этапе лесохозяйственной рекультивации, а затем высокой сомкнутостью лесных культур.
В то же время опушки блоков лесных культур и открытые пространства золоотвала довольно интенсивно зарастают облепихой крушиновидной (Aippophae rhamnides L.) и другими ягодниковыми кустарниками, семена которых по территории золоотвала разносятся птицами.
Выводы 1. Живой напочвенный покров, его видовой состав и надземная фито-масса являются важным элементом биологической рекультивации нарушенных земель. 104 2. Живой напочвенный покров на рекультивируемых землях не только предотвращает водную и ветровую эрозию, скрепляя корневыми системами субстрат, но и обогащает его элементами питания, прежде всего азотом, за счет быстрого круговорота веществ. 3. В первые годы после создания лесных культур на рекультивированных землях ЖНП является конкурентом молодым растениям лесных культур за влагу и питательные элементы, что необходимо учитывать при планировании работ по лесной рекультивации. 4. Видовой состав и надземная фитомасса ЖНП зависит от вида рекультивируемых объектов, плодородия, механического состава и влажности субстрата, а также возраста искусственных насаждений, созданных на рекультивированных участках. 5. При наличии на рекультивированном золоотвале Рефтинской ГРЭС 43 видов ЖНП прослеживается четкая зависимость сокращения количества видов с увеличением возраста искусственных насаждений. Если в 6-летних лесных культурах зафиксировано 24 вида ЖНП, то в 20-летних искусственных сосняках только 11 видов. 6. Под пологом лесных культур естественно формируется ЖНП, надземная фитомасса которого достигает в 8-летних лесных культурах 725,4 кг/га. Затем надземная фитомасса ЖНП резко снижается и под пологом 20 летних насаждений не превышает 12,8 кг/га. 7. В общей надземной фитомассе ЖНП доминируют 3-4 вида. Однако, если в первые годы после создания лесных культур на рекультивированном золоотвале в надземной фитомассе лидируют луговые виды, то под пологом 20-летних насаждений – типичные лесные виды. 8. Видовой состав ЖНП на рекультивированном карьере огнеупорной глины богаче такового на рекультивированном золоотвале. Аналогичная закономерность характерна и для надземной фитомассы ЖНП. 105 9. На рекультивированном карьере по добыче огнеупорной глины чет кой зависимости количества видов ЖНП от возраста лесных культур и ис кусственных насаждений в интервале 7-13 лет не установлено. 10. В искусственных насаждениях, созданных на рекультивированном золоотвале, старше 14 лет в ЖНП доминирование от луговых и сорных видов переходило к лесным. Последнее наглядно свидетельствует о формировании лесной среды. На рекультивированном карьере из-за малого возраста искус ственных насаждений смыкания в междурядьях не произошло, чем и объяс няется отсутствие указанной закономерности. 11. Значительная надземная фитомасса ЖНП в лесных культурах в первые годы после проведения рекультивационных работ вызывает необхо димость принятия мер по противопожарному устройству объектов рекульти вации.
Похожие диссертации на Формирование насаждений на рекультивированных землях в подзоне предлесостепных сосново-березовых лесов Свердловской области
