CC BY
17
УДК 911.52:551.4:581.52
ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА В СТАБИЛИЗАЦИИ ОСЫПЕЙ
ЛАНДШАФТОВ ВЫСОКОГОРИЙ
© 2014 г. М.Н. Фисун, М.А. Чочаев, З.Р. Байдаева, Е.М. Егорова, О.С. Якушенко
Фисун Михаил Николаевич - доктор сельскохозяйственных наук, профессор, кафедра плодоовощеводства и виноградарства, Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет, ул. Ленина, 1в, г. Нальчик, 360030.
Чочаев Малик Абусаламович - директор, Национальный парк «Приэльбрусье», ул. Лесная, 2, с. Эльбрус, 361603.
Байдаева Зулейха Рашидовна - заместитель директора по науке, Национальный парк «Приэльбрусье», ул. Лесная, 2, с. Эльбрус, 361603.
Егорова Елена Михайловна - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, кафедра общей агрономии, Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет, ул. Ленина, 1в, г. Нальчик, 360030.
Якушенко Ольга Семеновна - кандидат биологических наук, доцент, кафедра микробиологии, Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет, ул. Ленина, 1в, г. Нальчик, 360030.
Fisun Mikhail Nikolaevich - Doctor of Agricultural Science, Professor, Department of Horticulture and Viticulture, Kabardino-Balkar State Agrarian University, Lenin St., 1v, Nalchik, Russia, 360030.
Chochaev Malik Abusalamovich - Director, National Park «Prielbrusye», Lesnaya St.. 2, s. Elbrus, Russia, 361603.
Baydaeva Zuleyha Rashiovna - Deputy Director, National Park «Prielbrusye», Lesnaya St., 2, s. Elbrus, Russia, 361603.
Egorova Elena Mikhailovna - Candidate of Agricultural Science, Associate Professor, Department of General Agrology, Kabardino-Balkar State Agrarian University, Lenin St., 1v, Nalchik, Russia, 360030.
Yakushenko Olga Semenovna - Candidate of Biological Science, Associate Professor, Department of Microbiology, Kabardino-Balkar State Agrarian University, Lenin St., 1v, Nalchik, Russia, 360030.
Осыпи представляют собой отложения продуктов выветривания коренных горных пород и являются динамичными образованиями высокогорных ландшафтов, преимущественно антропогенного происхождения. В верхней части осыпей превалируют процессы выноса продуктов выветривания горных коренных пород, а в средней и нижней - аккумуляции. Травянистая и кустарниковая растительность снижает степень денудации склонов в 2+4 раза. В зависимости от зарастания осыпей различными жизненными формами растений существенно меняется характер их поверхности. Для создания растительного покрова из трав и кустарников рекомендуется смешивать их семена с субстратом из перегноя, почвы из горизонта А сосново-березового леса и отсеянных мелкодисперсных частиц продуктов выветривания, слагающих осыпи.
Ключевые слова: ландшафты, осыпи, травостои, кустарники, денудация, нанорельеф, естественные заросли.
Taluses represent adjournment ofproducts of aeration of radical rocks and are dynamical formations of high-mountainous landscapes, mainly anthropogenous origin. In the top part of taluses processes of carrying out ofproducts of aeration of mountain radical breeds, and in average and bottom - accumulations prevail. The grassy and shrubby vegetation reduces degree of a denudation of slopes by 2+4 times. Depending on a brushwood of taluses various vital forms of plants character of their surface significantly changes. For creation of a vegetable cover from herbs and bushes it is recommended to mix their seeds with a substratum from humus, the soil from the horizon A the pine and birch wood and the eliminated particles ofproducts of aeration composing taluses.
Keywords: landscapes, taluses, herbages, bushes, denudation, nanorelief natural thikets.
С точки зрения устойчивости ландшафтов к процессам денудации высокогорная зона представляется территорией с активным проявлением физического выветривания коренных пород и аккумуляции продуктов в виде осыпей в местах, примыкающих к местному базису эрозии. Ввиду насыщенности осыпей разноразмерными, в том числе и мелкодисперсными, частицами выветренных горных пород в определенных условиях они могут перейти в подвижное состояние в виде селевых потоков, оползней и других видов денудации склонов. Такие процессы могут проявляться как в локальных, так и в бассейновых масштабах и достигать катастрофических последствий.
Предупреждение последствий образования осыпей и связанное с ними проявление активных процессов денудации проводятся преимущественно инженерными способами. В то же время и проектировщики инженерных защитных сооружений, и их строители утверждают исключительно важную роль растительного
покрова в сдерживании процесса формирования осыпей и предупреждения перехода в фазу подвижной массы поверхностной части или всех накопившихся продуктов выветривания [1-3].
В районах создания и развития массового туризма и рекреации при устройстве элементов инфраструктуры сложившиеся ландшафты неизбежно подвергаются радикальному изменению с образованием обнажений коренных пород, которые в свою очередь активно выветриваются, и у их подножья формируются осыпи [3-5]. Формирование осыпей особенно опасно в местах строительства дорог, где нередки случаи скатывания крупных обломков на полотно проезжей части.
Для предупреждения подобных явлений предлагается создавать покровно-барьерные защитные насаждения из трав и лиан в местах интенсивного выветривания коренных пород и древесно-кустарниковых растений по телу осыпи [3, 5]. При этом для стабилизации поверхностного слоя осыпей рекомендовалось
создавать травянистый покров преимущественно из аборигенных видов как наиболее адаптированных к складывающимся условиям произрастания [3].
В пределах Национального парка «Приэльбрусье» (НПП) современные осыпи занимают практически сплошную полосу подножий склонов по левому берегу реки Баксан протяженностью более 27 км. Отдельные массивы осыпей имеют длину по уклону свыше 250 м, а глубину отложений - 12^40 м. Как правило, в нижней части этих осыпей имеются крупные, массой свыше 100^200 кг, обломки коренных пород. В верхней и средней частях тела осыпей доминируют средне- и мелкообломочные фракции продуктов выветривания массой от 0,001 г до одного или нескольких килограммов.
Для оценки эффективности растительного покрова в снижении активности денудации нами с 2005 г. ведутся стационарные наблюдения за изменениями микрорельефа поверхности в нижней, средней и верхней частях осыпей. На участках в разных частях выделены делянки, заросшие растениями разных жизненных форм, в том числе без растительного покрова (контроль); заросшие травянистой растительностью естественного происхождения (вариант 1) и искусственно созданным травостоем (вариант 2), кустарниками (вариант 3) и травами с кустарниками (вариант 4). В вариантах 3 и 4 - заросли из растений естественного происхождения разного возраста.
По всем вариантам крутизна осыпей составляет 32^34°, экспозиция - юго-западная, протяженность по уклону - 180^220 м.
Опыт с созданием искусственного растительного покрова проведен путем разбрасывания по телу осыпи марлевых двухслойных мешочков, наполненных субстратом из смеси мелкодисперсных частиц, отсеянных через сито с отверстиями 0,5 мм с перепревшим навозом и почвы из горизонта А, отобранной в сосново-березовом лесу. Соотношение компонентов смеси из названных компонентов 1 : 1 : 1 по объему. В каждый мешочек помещали по 5 дм3 смеси,
* - количество побегов приведено для кустов барбариса.
На участках с разбрасыванием субстрата с семенами кустарников отмечена более высокая кусти-
служившей субстратом для прорастания семян и формирования куртин травостоев. Перед разбрасыванием субстрат перемешивали с семенами трав, доминирующих в естественных травостоях. На 100 дм3 смеси расходовали по 1 дм3 семян. Мешочки с субстратом и семенами размещали в верхней, средней и нижней частях осыпи по 10 штук на 10 м2. Варианты опыта включают набор смесей семян разных растений, в том числе можжевельника (Juniperus L.) и барбариса (Berberís L.) (вариант 1); то же + типчак + коровяк обыкновенный (вариант 2); то же + семена костреца (Bromopsis (Dimort.) Fourr.) + щавель альпийский (вариант 3). Контроль - без посева семян трав и кустарников.
На всех вариантах в каждой части осыпи выделяли по 3 делянки размерами 5 х 2 м2 с ориентацией длиной стороны перпендикулярно уклону местности.
Кустарниковые заросли естественного происхождения полнотой 5^8 растений на 10 м2 осыпи сформировались преимущественно в средней и нижней частях и состоят из барбариса и можжевельника. Состояние растительного покрова оценивали по высоте, изменению проективного покрытия (для трав), побего-образовательной способности кустарников и их плотности.
Количественные параметры денудации измеряли методом шпилек (по А.С. Соболеву, 1948). На каждой делянке в 3 ряда устанавливали по 5 шпилек (15 на делянке). Учеты слоя выноса обломочных продуктов или их аккумуляции в каждой из делянок проводили один раз в год в июне-июле.
В результате проведенных исследований установлено, что на участках зарастания осыпей травами формируется волнистый вид поверхности с повышениями по месту произрастания растений и понижениями между ними. При этом на 4-5-й год после разбрасывания субстрата с семенами трав вокруг мешочков, ткань которых уже разложилась, образуются дерновые заросли с проективным покрытием до 45^75 % (табл. 1).
стость растений по сравнению с естественными зарослями того же возраста.
Таблица 1
Характер поверхности осыпи в зависимости от ее зарастания травами и кустарниками по состоянию на 7-й год после закладки опыта
Вариант Вид поверхности осыпи Проективное покрытие, % по частям осыпи Количество побегов, шт/ куст, по частям осыпи
Верх Середина Низ Верх Середина Низ
1. Травы естественного происхождения Волнистый без следов промоин и рытвин 35^45 45^60 55V70 - - -
2. Травостой из сеянных трав Волнистый с редкими продольными промоинами 45^55 55^65 65V75 - - -
3. Заросли кустарников * Ступенчатый без промоин и рытвин - - - 31 28 46
4. Кустарники + травы Крупноволнистый без промоин и рытвин 35^50 45^55 50^65 37 43 53
5. Контроль, без растительного покрова Широковолнистый с густой сетью промоин и рытвин - 10^15 15^25 - - -
Проективное покрытие травостоев на вариантах 1 и 2 - 35^75 %. В видовом составе естественных травостоев доминируют овсяница овечья, кострец прямой. Единично встречаются коровяк обыкновенный и куртинами - щавель альпийский.
За 7 лет наблюдений установлено, что с увеличением видового состава семян, особенно трав, в разбрасываемых субстратах значительно возрастает степень проективного покрытия поверхности осыпи надземной частью растений (табл. 2). Так, при смешива-
Отмечено, что расселение овсяницы овечьей (типчака) и костреца связано не только с рассеиванием их семян в субстрате, но и с укоренением обрывков дернины с бровки верхней части склонов, сложенных коренными породами с маломощными (0,1^0,4 м) четвертичными отложениями, представляющими слаборазвитый почвенный покров. Разрастающиеся от места закрепления субстрата травы также большей частью размножаются вегетативно. Двудольные растения как естественных, так и сеяных травостоев, как правило, семенного и, за небольшим исключением, вегетативного происхождения.
В последующие годы картина проективного покрытия травостоя на участках закрепления субстрата с семенами меняется в зависимости от стравливания растений дикими копытными животными и погодных условий периода вегетации.
Выявленный характер развития и состояния растительного покрова на осыпях свидетельствует о том, что выветренные горные породы являются достаточно
14
12 1
нии 4 видов трав (вариант 3) 75 % поверхности осыпи была покрыта надземной частью растений уже на 3-й год после разбрасывания субстрата с семенами, а в 1-м варианте - лишь на 6, 7-й год. В свою очередь, на контрольных делянках (без посева семян) заметное увеличение проективного покрытия наблюдалось на 3-4-й год. За 6-7 лет стационарных наблюдений на этих делянках проективное покрытие оказалось соответственно в 5,6 раза ниже, чем в третьем, и в 3^3,2 раза - в первом и втором вариантах.
благоприятным субстратом для естественного расселения и искусственного создания травостоев и кус-тарниково-травянистых зарослей, обладающих почвозащитными свойствами.
Так, на делянках с зарослями кустарников формируется ступенчатый нанорельеф поверхности с повышениями в зоне кущения и понижениями между кустами. При этом относительные изменения превышений нанорельефа достигают 40 см. Отмечено, что в верхней и средней частях отложений продуктов выветривания в зарослях кустарников доминирует можжевельник, а в нижней - барбарис. Кустистость растений барбариса нарастает по мере снижения по склону и достигает максимума у подножья осыпи независимо от наличия крупнообломочных валунов.
На примере данных, полученных при измерении денудации осыпей, видно, что в зависимости от зарастания и формирующегося нанорельефа поверхности степень и характер переноса выветренных частиц меняются в значительных пределах (рисунок).
2 ■Л 2 2 2
1 Л ■ 1 2 и
1 Т 3 d
Таблица 2
Динамика зарастания осыпей Национального парка «Приэльбрусье» по состоянию на конец октября -
начало ноября
Место и способ содействия естественному зарастанию Проективное покрытие склонов по годам, %
2005 2006 2007 2008 2010 2012
1. Разброс субстрата с семенами барбариса и можжевельника. Осыпь ЮЗ склона, 32-42 ° 10 35 55 65 70 75
2. То же с семенами барбариса, типчака, коровяка. Осыпь ЮЗ склона 36-42 ° 15 35 60 75 75 80
3. То же с семенами костреца, типчака, коровяка, щавеля альпийского. Осыпь ЮЗ склона 34-42 ° 20 50 75 90 85 90
4. ЮЗ склон без разбрасывания смеси субстрата и семян 3-5 3-5 5-8 5-10 15 25
а б
Характер и степень денудации осыпей по вариантам опыта за срок с 2005 по 2010 г.: а - верхняя часть осыпи; б - средняя:
1 - вынос частиц, мм; 2 - аккумуляция частиц, мм
В средней части оссыпи превалирует процесс аккумуляции частиц на всех вариантах с растительностью и выноса - на контроле. Наоборот, в верхней части по всем вариантам, в том числе и на контроле, доминируют процессы выноса над аккумуляцией. При этом аккумуляция на фоне сеяных травостоев в 1,5 раза больше, чем естественных, и в 3 раза по сравнению с контролем.
Выводы. В результате многолетних стационарных исследований установлено, что как травянистый, так и кустарниковый растительный покровы способствуют 2-4-кратному снижению процессов денудации осыпей. При этом различия в характере денудации проявляются в большей мере в зависимости от положения участка на склоне, чем от жизненных форм растений, произрастающих на осыпях. В целом, лучшими вариантами снижения активности процесса денудации осыпей являются травянисто-кустарниковые растительные сообщества. Искусственно созданные травостои обеспечивают более активное зарастание склонов и эффективнее, чем естественные. Испытан-
Поступила в редакцию_
ный нами способ создания травостоев на осыпных склонах позволяет получить устойчивый растительный покров уже на 2-3-й год вегетации.
Литература
1. Пушкин П.И. Как оценивать осыпи при проектировании
дорог // Автомобильные дороги. 1956. № 4. С. 19-21.
2. Запорожченко Э.В. Инженерные уроки реально наблю-
даемых селевых потоков в бассейне р. Баксан // Материалы Всерос. конф. по селям. Нальчик, 2005. С. 97-101.
3. Фисун М.Н. Закрепление осыпных склонов растительно-
стью вдоль железнодорожной линии Туапсе-Адлер СКЖД (в условиях интенсивного выветривания): авто-реф. дис. ... канд. с.-х. наук. Новочеркасск, 1966. 20 с.
4. Габриэльян Г.К. Интенсивность денудации на Кавказе
// Геоморфология. 1980. № 3. С. 41-47.
5. Фисун М.Н., Байдаев Д.М., Чочаев М.А., Байдаева З.Р., Егорова Е.М., Чепкова Н.Л. Роль растительности в повышении устойчивости высокогорных экосистем подверженных денудации // Тр. Междунар. форума по проблемам науки, техники и образования. Т. 3. М., 2004. С. 49-51.
19 сентября 2013 г.
