CC BY
60
УДК 630*233:630*181
ФОРМИРОВАНИЕ ЖИВОГО НАПОЧВЕННОГО ПОКРОВА В ЗАЩИТНЫХ НАСАЖДЕНИЯХ НА ОТВАЛЕ РЫХЛОЙ ВСКРЫШИ КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ
© 2011 Э.И. Трещевская, Я.В. Панков, И.В. Трещевский
Воронежская государственная лесотехническая академия
Поступила в редакцию 10.05.2011
Рассмотрен характер зарастания отвала рыхлой вскрыши Курской магнитной аномалии естественной травянистой растительностью при проведении лесной рекультивации и без нее.
Ключевые слова: нарушенные земли, отвал, песчано-меловая смесь, напочвенный покров, биологическая рекультивация, защитные лесные насаждения, видовое разнообразие, проективное покрытие, химический состав
Курская магнитная аномалия (КМА) является самым большим и богатым железорудным бассейном мира, где добыча железистых кварцитов производится открытым способом. Уничтожение почвенного и растительного покрова при горных вскрышных работах резко меняет весь комплекс природных условий. В результате на новом техногенном экотопе происходит формирование пионерных ценозов, начинающееся с заноса диаспор с окружающих отвалы территорий. Особую роль в формировании растительных сообществ при естественном зарастании играют виды из состава аборигенной флоры. Живой напочвенный покров на отвале рыхлой вскрыши представляет собой совокупность травянистых растений, редко встречаются мхи. Лишайники и полукустарники, которые согласно ГОСТу 18486-73 входят в это понятие, отсутствуют. Напочвенный покров на нарушенных землях своеобразен. Лесные фитоценозы, сформированные из различных древесных пород, характеризуются разным напочвенным покровом, который в свою очередь резко отличается от напочвенного покрова необлесенного, т.е. контрольного участка.
Ботанические исследования играют важную роль при освоении нарушенных земель. Поселение растений на молодых (1-2-летних) отвалах свидетельствует о пригодности их для биологической рекультивации. Однако естественное зарастание промышленных отвалов характеризуется определенной специфичностью и зависит от целого ряда факторов: способа формирования отвала, характера грунтосмеси, окружающей
Трещевская Элла Игоревна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры лесомелиорации, почвоведения и озеленения. E-mail: lesomel@yandex.ru Панков Яков Владимирович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой лесомелиорации, почвоведения и озеленения
Трещевский Игорь Викторович, кандидат сельскохозяйственных наук, ассистент кафедры лесомелиорации, почвоведения и озеленения
фитоценотической среды и т.д. Изучение растительных группировок на отдельных стадиях сингенетической сукцессии позволяет выявить не только скорость формирования естественного растительного покрова и его влияние на почвообразовательный процесс, но и позволяет создать эффективные культурные фитоценозы при биологической рекультивации техногенных ландшафтов. Формирование растительного покрова на отвалах идет замедленными темпами в связи с обедненностью горных пород и их смесей питательными веществами, а также с неблагоприятными водно-физическими и химическими свойствами. Существенное влияние оказывает большая неоднородность мезо- и микрорельефа, неустойчивость водного режима, колебание температур.
В районе КМА вскрышные породы представлены в основном песчано-меловыми смесями, которые слабо зарастают естественной травянистой растительностью даже при длительном нахождении в отвалах. Первые растения появляются через 1-2 года после их отсыпки. В течение первых трех лет на железнодорожном отвале, сложенном песчано-меловой смесью, было учтено 9 видов трав в количестве 8 шт/м . Еще через 3 года видовой состав растений почти не изменился, а их количество на 1 м 2 увеличилось на 12,3%. Затем сформировались пионерные изре-женные травянистые сообщества, которые отличались отсутствием четкой структуры, диффузным размещением видов. Данный участок с естественным травянистым покровом без проведения лесной рекультивации целесообразно рассматривать в качестве контроля. В 17-летнем возрасте на нем было учтено 12 видов трав со степенью проективного покрытия не более 50% [1].
С целью закрепления откосов отвала рыхлой вскрыши весной 1972 г. была произведена посадка защитных лесных насаждений из акации белой, облепихи крушиновой, березы повислой, клена ясенелистного и ивы остролистной. При изучении живого напочвенного покрова, сформировавшегося
в 38-летних насаждениях и на участке без проведения лесной рекультивации (контроль), более высокое проективное покрытие во всех опытных вариантах отмечено в верхних частях откоса отвала в связи с лучшей освещенностью и низкой сомкнутостью древостоя, под пологом которого развивается более пышный напочвенный покров. Контрольный участок характеризуется богатым живым напочвенным покровом, флористический состав которого в нижней части отвала на-
считывает 18 видов. По мере продвижения вверх по откосу он становится менее разнообразным, зато возрастает степень проективного покрытия. Согласно шкале Друде растения очень обильно (в нижней и средней частях склона) или сплошь (в верхней части) покрывают поверхность грун-тосмеси (табл. 1). Только на контрольном участке сформировалась дернина, максимальной мощности (2 см) достигнув в злаковых ассоциациях.
Таблица 1. Характеристика живого напочвенного покрова на песчано-меловом смеси отвала рыхлой вскрыши КМА (возраст насаждений - 38 лет)
Мощ- Напочвенный покров
Опытный Часть ность кол-во видов обилие по шкале Друде степень про-
участок откоса дернины, см ективного покрытия, %
разнотравье (контроль) нижняя 1,5-2,0 18 Сор3 (очень обильно) 70
средняя 0,5 13 Сор3 60
верхняя 0,0-2,0 11 8ос (сплошь) 80
облепиха крушиновая нижняя - 7 Сор1 (довольно обильно) 35
верхняя - 6 Сор2 (обильно) 50
акация нижняя - 6 Сор3 70
белая средняя - 7 Сор2 45
верхняя - 11 8ос 100
береза нижняя - 11 8р (рассеяно) 15-20
повислая средняя - 6 Sol (единично) 5
верхняя - 8 §р 10
клен ясене- нижняя - 1 Sol 0-5
листный средняя - 3 Sр 10
верхняя - 1 Sр 10
ива остроли- средняя - 2 Сор2 40
стная верхняя - 2 Сор2 50
В насаждении акации отмечается наивысшая степень проективного покрытия, достигающая 100%, чему способствует почвоулучшающая роль данной древесной породы. Флористический состав трав под пологом древесных пород и кустарников беднее, чем на контрольном участке, а в насаждениях клена и ивы он представлен всего лишь 1-3 видами. Всего на отвале рыхлой вскрыши в 38-летних насаждениях и на контрольном участке с естественным травянистым покровом зарегистрировано 49 видов трав, относящихся к 22 семействам (табл. 2). Преобладающими по числу видов являются семейства сложноцветные (11 видов) и злаковые (7 видов). Крапивные, зонтичные, маковые и другие семейства представлены одним видом. Наиболее часто встречаемыми видами являются полынь горькая (11 раз из 16 вариантов), тысячелистник обыкновенный и чистотел большой (7 раз из 16).
Песчано-меловые отвалы через 15-17 лет после отсыпки оказываются занятыми сообществами с преобладанием многолетних растений, характеризующихся высокой интенсивностью
семенного и вегетативного размножения. Увеличивается роль многолетних корневищных и корне-отпрысковых растений, а также растений с глубоко проникающей корневой системой, что позволяет использовать влагу из более глубоких слоев. Появляются и увеличиваются в обилии луговые сорняки. К 38 годам сформировались многовидовые сообщества (49 видов) сложной структуры: одно-, двухъярусные ценозы сменились многоярусными.
Живой напочвенный покров играет большую роль в изменении агрохимических свойств грунтосмесей [2]. Особенностями химического состава трав является низкое содержание фосфора (0,27%) и магния (1,02%), примерно одинаковое - азота и кальция (2,04% и 1,96%) и более высокое - калия (2,69%). Максимальное количество калия содержится в корневых системах, поэтому при разложении растительных остатков он поступает непосредственно внутрь субстрата, тем самым пополняя в нем запасы данного элемента.
Таблица 2. Видовое разнообразие травянистых растений на отвале рыхлой вскрыши Лебединского ГОКа КМА
№ п/п Семейство Видовой состав растений
1 Зонтичные -ишЬеПИегае Морковь дикая - Daucus carota L. Тмин обыкновенный - Carum carvi L.
2 Маковые -Рарауегасеае Чистотел большой - Chelidonium majus L.
3 Мотыльковые - РарШопасеае (БаЬасеае) Донник белый - Melilotus aibus Desr. Донник желтый - Melilotus officinalis (L.) Desr. Люцерна желтая - Medicago falcata L. Клевер луговой - Trifolium pratense L. Вязель разноцветный - Coronilla varia L.
4 Сложноцветные -СошроБ^е Тысячелистник обыкновенный - Achillea millefolium L. Мелколепестник дубравный - Erigeron acer L. Ромашка пахучая - Matricaria matricarioides (Less.) Пижма обыкновенная - Tanacetum vulgare L. Полынь горькая - Artemisia absinthium L. Сгерда двулетняя - Crepis biennis L. Осот полевой - Sonchus arvensis L. Цикорий обыкновенный - Cichorium intybus L. Одуванчик лекарственный - Taraxacum officinale Web. ex Wigg. Ястребинка зонтичная - Hieracium umbellatum L. Пупавка светло-желтая - Anthemis subtinctoria Dobrocz.
5 Крапивные -ИШсасеае Крапива двудомная - Urtica dioica L.
6 Гречишные -Ро1уяопасеае Щавель конский - Rumex crispus L. Горец вьюнковый - Polygonum convolvolus L.
7 Маревые -СИеиороШасеае Марь белая - Chenopodium albus L. Лебеда раскидистая - Atriplex patula L.
8 Зверобойные -Нурепсасеае Зверобой обыкновенный - Hypericum perforatum L.
9 Вьюнковые -Соиуо1уи1асеае Вьюнок полевой - Convolvulus arvensis L.
10 Пасленовые -8о1апасеае Дурман обыкновенный - Datura stramonium L.
11 Норичниковые -ЗсгорШапасеае Льнянка обыкновенная - Linaria vulgaris Mill. Коровяк метельчатый - Verbascum lychnitis L. Коровяк обыкновенный - Verbascum thapsus L. Марьянник дубравный - Melampyrum nemorosum L.
12 Бурачниковые -Богаяшасеае Липучка обыкновенная - Lappula echinata Gilib.
13 Мареновые -ЯиЫасеае Подмаренник настоящий - Galium verum L.
14 Губоцветные -ЬаЫа1ае Яснотка белая - Lamium albus L. Яснотка пурпуровая - Lamium purpureum L. Шалфей мутовчатый - Salvia verticillata L.
15 Колокольчиковые - Сашрапи1асеае Букашник горный - Jasione montana L.
16 Осоковые -Сурегасеае Осока лисья - Carex vulpina L.
17 Злаковые -вгаттеае Тростник обыкновенный - Phragmites communis (L.) Trin. Полевица собачья - Agrostis canica L. Овсюг - Avena fatua L. Мятлик луговой - Poa pratensis L. Пырей ползучий - Agropyrum repens L. Вейник наземный - Calamagrostis epigeios (L.) Roth. Мятлик дубравный - Poa nemoralis L.
18 Лютиковые -Яапипси1асеае Живокость полевая - Delphinium consolida L.
Продолжение таблицы 2
19 Энтодонтовые -Entodontaceae Плевроциум Шребера - Pleurozium Schreberi (Brid.) Mitt.
20 Розоцветные -Rosaceae Гравилат городской - Geum urbanum L.
21 Молочайные -Euphorbiaceae Молочай прутьевидный - Euphorbia virgata Waldst. et Kit.
Выводы:
1. Появление растений естественным путем в силу специфических условий техногенных земель в первые десять лет в большинстве случаев почти невозможно, а затем в процессе изменения этих условий оно протекает очень медленно.
2. Отвалы, сложенные песчано-меловой смесью, имеющей преимущественное распространение среди вскрышных пород, слабо зарастают травянистой растительностью. К 38 годам флористический состав трав насчитывает 49 видов, относящихся к 22 семействам. На контрольном участке (без проведения лесной рекультивации) он представлен 11-18 видами, тогда как на опытных участках под защитными лесными насаждениями - 1-11. Преобладающими по числу видов являются семейства сложноцветные и злаковые.
3. Степень проективного покрытия грунто-смеси контрольного участка составляет 60-80%,
причем в верхней части откоса она выше, чем в нижней и средней на 12,5-25,0% в связи с лучшей освещенностью. В насаждении акации белой, которая является почвоулучшающей породой, степень проективного покрытия достигает 100%.
4. Живой напочвенный покров обогащает грунтосмесь питательными веществами, основным макроэлементом при этом является калий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Панков, Я.В. Научные основы биологической рекультивации техногенных ландшафтов: автореф. дис. ... докт. с.-х. наук: 11.00.11. Курск, 1996. 40 с.
2. Трещевская, Э.И. О значении биологической рекультивации в повышении производительности от-вально-техногенных субстратов // Лесоводство и лесные мелиорации: мат. межвуз. НПК. Новочеркасск: НГМА, 2005. С. 127-131.
THE FORMATION OF LIVING COVER IN THE PROTECTIVE PLANTATIONS OF MESSY REFUSE DAMP OVERBURDEN AT KURSK MAGNETIC ANOMALY
© 2011 E.I. Treshchevskaya, Ya.V. Pankov, I.V. Treshchevskiy Voronezh State Timber Academy
Character of overgrowth the messy refuse damp overburden at Kursk magnetic anomaly by natural grassy vegetation at carrying out forest recultivation and without it is considered.
Key words: broken soils, refuse damp, sand-crateceous mix, ground cover, biological recultivation, protective forest plantings, specific diversity, projective covering, chemical compound
Ella Treshchevslaya, Candidate of Agriculture, Associate Professor at the Department of Forest Melioration, Soil Science and Gardening. E-mail: lesomel@yandex.ru
Yakov Pankov, Doctor of Agriculture, Professor, Head of the Department of Forest Melioration, Soil Science and Gardening Igor Treshchevsliy, Candidate of Agriculture, Assistant at the Department of Forest Melioration, Soil Science and Gardening
