CC BY
9
Науковий вкник НЛТУ УкраТни Scientific Bulletin of UNFU http://nv.nltu.edu.ua https://doi.org/10.15421/40280218
Article received 14.03.2018 р. Article accepted 29.03.2018 р.
УДК 630*114.351
ISSN 1994-7836 (print) ISSN 2519-2477 (online)
Ж
©
1 Kl Correspondence author V. A. Mostepanyuk [email protected]
Л. К. Тичина, В. А. Мостепанюк
Житомирський нацюнальний агроекологiчний утверситет, м. Житомир, Украта
ФОРМУВАННЯ ГРУНТОВИХ ПРОЦЕС1В НА РЕКУЛЬТИВОВАНИХ ЗЕМЛЯХ ЯК ФАКТОР П1ДВИЩЕННЯ ПРОДУКТИВНОСТ1 НАСАДЖЕНЬ
З'ясовано, що серед порушених земель, яю тдлягають бюлопчнш рекультивацп, найпоширеншими е вдаали розкрив-них порвд, якi як Грунтово-природний субстрат пiсля завершення експлуатацп починають заростати природною рослиншс-тю. Виявлено, що на ввдмшу вiд староорних земель, формування рослинного покриву на вiдпрацьованих вiдвалах проходить сповшьненими темпами. Здебiльшого це зумовлено бвдшстю розкривних порiд на поживш речовини, несприятливими вод-но-фiзичними та фiзико-хiмiчними властивостями. Особливе зацжавлення як у теоретичному, так i в практичному аспектах, мае формування на вдаалах природних рослинних угруповань iз вищих рослин. Встановлено, що початковий етап заселен-ня вiдвалiв насшням i дiаспорами вищих рослин починаеться зазвичай одночасно з поселенням мiкроорганiзмiв, проте життевiсть проросткв е дуже низькою, i роль 1х на початкових етапах сингенезу, очевидно, пов'язана переважно з нагрома-дженням оргашчно! речовини у Грунтах (субстратах) сформованих вiдвалiв. Загалом для вiдвалiв, складених нетоксичними розкривними породами, розташованими в зош достатнього зволоження (Полiсся, Прикарпаття, Закарпаття), протягом перших десяти роюв пiсля закiнчення експлуатацп вiдвалiв формуються простi незiмкнутi рослиннi угруповання, до складу яких входить незначна кiлькiсть видiв мiсцевоl флори. Встановлено, що природне заростання вiдвалiв, еколопчний режим яких менш напружений, здебшьшого вiдбуваеться iнтенсивнiше. Виявлено динамiку Грунтового процесу рекультивованих земель пiд впливом фггомелюраци. Охарактеризовано закономiрностi росту соснових насаджень.
Ключовi слова: вдаали; агрохiмiчнi показники; лiсовi культури; лiсова мелюращя; форми азоту, фосфору та калш.
Вступ. У найсприятливiших природних умовах на ввдпрацьованих нетоксичних вiдвалах формуються про-дуктивнiшi фiтоценози з наявшстю в них деревних i ча-гарникових видiв рослинностi. Передумовами такого штенсивного самозаростання е розташування вiдвалiв у гумiдних районах люовоТ зони, а також !х склад (переважно потенцшно родючi i3 задовшьними водно^зич-ними властивостями породи четвертинного вжу) (Gonchar, 1983; Kudrik, 2012; Mandrik, 2004).
Отже, незважаючи на велику рiзноманiтнiсть кар'ер-но-вiдвальних техногенних комплекав, !х загальна риса самозаростання - розвиток рослинного покриву вщ ру-деральних пiонерних рослинних угруповань до угруповань з бшьш ценотичними зв'язками i переважанням ба-гаторiчних рослин. Пiд впливом щеТ рослинностi, як i в подiбних природних умовах, вiдбуваеться дерновий та дерново-тдзолистий процес грунтоутворення (Bergh, 2004; Gordienko et al., 2005; Smolyaninov, 1969; Chybryk, 1991; Kovda, 1973; Rode, 1984).
В УкраТш, внаслвдок штенсифжацп лiсового госпо-дарства, вирубування природних лiсостанiв, землi, що вийшли з сiльськогосподарського використання, та де-вастованi землi стають об'ектом лкогосподарськоТ дь яльностi людини i потребують штучного лковщновлен-ня (Gordienko et al., 2005; Vakulyuk, 1993; Smolyaninov,
1968).
Грунтовий профiль, а особливо поверхневий шар грунту, тд час створення лiсових культур зазнае ктот-них змiн залежно вiд обробггку грунту, деревних порiд, що вирощуемо, схеми змiшування, кроку посадки, удобрення, агротехнiчного догляду та iнших заходiв (Kovda, 1973; Rode, 1984; Gordienko et al., 2005; Lavri-nenko, 1960; Smol'yaninov, 1968). Тому вивчення змiни едафiчних умов пiд впливом деревних порщ мае велике значення для оптишзацд процесу лiсовiдновлення та ль совирощування.
Мета дослiдження - вивчити вплив деревних порщ з рiзним складом на формування грунтових процеав та режимiв, на рекультивованих землях, а також продук-тивнiсть сосни звичайноТ в умовах Стриж1вського ре-культивованого масиву, створеного в процеа розроб-лення родовища бурого вугшля, який складаеться iз суглинистих порщ що поширенi на дiлянцi тсля !х вщ-працювання.
Об'ект дослщження - рекультивованi землi Стри-ж1вського буровугiльного масиву ЖитомирськоТ обл., на яких проведено штучне лiсорозведення деревних по-рiд з рiзним складом.
Предмет дослщження - змши в речовинному скла-дi рекультивованих земель тсля !х залiснення за остан-
1нформащя про aBTopiB:
Тичина Леошд Костянтинович, канд. с.-г. наук, доцент, доцент кафедри загального лiсiвництва. Email: [email protected] Мостепанюк Володимир Андрiйович, канд. с.-г. наук, доцент, доцент кафедри таксацп лiсу та лiсовпорядкування. Email: [email protected]
Цитування за ДСТУ: Тичина Л. К., Мостепанюк В. А. Формування Грунтових процеав на рекультивованих землях як фактор
тдвищення продуктивное^ насаджень. Науковий вкник НЛТУ УкраТни. 2018, т. 28, № 2. С. 95-98. Citation APA: Tychyna, L. K., & Mostepanyuk, V. A. (2018). Formation of Soil Processes on Recultivated Land as a Factor of Enhancement of Planting Productivity. Scientific Bulletin of UNFU, 28(2), 95-98. https://doi.org/10.15421/40280218
Hi 49 рошв: 3aKOHOMipHOCTi еволюцп та змши агроеко-логiчного стану рекультивованих земель пiд дieю люо-мелюрацп, а також продуктивнiсть i стан лiсових наса-джень сформованих на цих землях.
Методика проведення дослщження. Шд час проведения дослщжень застосовувались методи польових дослщжень: топометричний, морфометричний, лгавни-чий, лaборaторнi методи визначення aгрохiмiчних пара-метрiв грунпв, статистичний метод обробiтку та аналь зу отриманих експериментальних даних. Грунтовi дослщження проводили вщповщно до методик, викладе-них у роботах (Sokolova, 1960; Dospekhov, 1979). Для отримання даних про aгрохiмiчнi показники грунтiв з вiдiбрaними зразками проводили лабораторн aнaлiзи вiдповiдно до стандартних методик (Arinushkina, 1983; Balyuk, 2009).
У вщбраних зразках визначали таю параметри:
• вмiст гумусу за методом I. В. Тюрша - ДСТУ 4289:2004 "Яюсть Грунту. Методи визначення оргашчно! речовини";
• величину рН сольово! витяжки потенцюметричним методом - ДСТУ ISO 10390:2007 "Яюсть Грунту. Визначення рН (ISO 10390:2005, IDT);
• суму ввiбрaних основ за Каппена ГОСТ 27821-88 "Определение суммы поглощённых оснований по методу Каппена";
• вмют рухомого фосфору ДСТУ 4405:2005 "Визначення ру-хомих сполук фосфору та калта за методом Кирсанова в мо-дифжацй ННЦ 1ГА" (ДСТУ 4405:2005 Яюсть Грунту. Визначення рухомих сполук фосфору i калта за методом Кирсанова в модифжаци ННЦ 1ГА).
Для проведення лгавничих обстежень закладали постiйнi пробн площi вiдповiдно до вимог СОУ 02.0237-476:2006. "Площi пробнi люовпорядш Метод закла-дання". (SOU 2007).
Математично-статистичний aнaлiз отриманих даних виконано за допомогою програми "Excel" на персональному комп'ютерг
Результати дослщження. Шсля розроблення та ви-конання робiт з рекультивацп Стриж1вського бурову-гiльного розрiзу в 1968 р. було створено культури сосни звичайно! з рiзною схемою змiшувaння, осшльки рiст i розвиток природних та штучних соснових насаджень тiсно пов'язан з особливостями грунтових процесiв, ре-жимiв i як нaслiдок - родючютю грунтiв.
За придaтнiстю до бюлопчно! рекультивацп масив належить до малопридатного за фiзичними та хiмiчни-ми властивостями. Пiсля проведення спещальних агро-технiчних зaходiв, як1 передбачен бiологiчною рекуль-тивaцieю, цi грунтосумiшi використано для створення лiсових культур без покриття гумусовим (родючим) шаром.
Результати дослщжень свiдчaть, що за даними проекту зi створення люових насаджень на рекультивованих землях мали таку характеристику: гранулометрич-ний склад неоднорщний середньосуглинковий iз сутс-ками; гумус - 0,23 %; сума ввiбрaних основ - 1,1 мл-екв/100 г грунту; рНсол. - 4,7; рухомий фосфор - РО5 -9,1 мг - 100 г грунту; обмiнний калш - К2О - 8,3 мг -100 г грунту. За цими показниками можна зробити вис-новки, що ця порода характеризуеться малим вмiстом гумусу i високою кислотшстю грунтового розчину та середшм вмiстом рухомого фосфору (РО5), обмшного кaлiю (К2О).
Культури створювали однорiчними саджанцями, посадку проводили вручну - мечем Колесова, головна по-
рода - сосна звичайна в чистих культурах та сосна зви-чайна з рiзним складом супутшх порiд i чагарник1в. Схема розташування посадкових мiсць - 3,0*0,5 метра, схема змшування - 10С (пробна площа 1), - 7С3Вл (пробна площа 2), - 7С3Вл + Ак.ж. (пробна площа 3). У 2017 р. було закладено пробш площi для вивчення впливу соснових насаджень на грунтовi процеси та ре-жими хемоземiв Стриж1вського буровугшьного розрiзу.
На цих дiлянках було закладено груш^ розрiзи та вщбрано зразки, з якими провели лабораторш досль дження з визначення агрохiмiчних показник1в (табл.). Результати дослщжень свщчать про тенденцiю покра-щення агрохiмiчних показник1в рекультивованих земель тд дieю люомелюрацп.
Табл. Зм1на агрох1м1чних показник1в рекультивованих _земель тд впливом лкомелюрацц_
Показники
№ за/ п Склад на-садження Горизонт, см Гумус, % Сума ввiб-раних основ, мг-екв/100 г грунту рНсо л. РО5, мг-100 г грунту К2О, мг-100 г грунту
1 10С 0-10 1,02 1,7 4,5 11,3 10,9
2 7С3Вл 0-10 1,35 3,52 4,7 12,1 11,3
3 7С3Вл.+ Ак.ж. 0-10 1,50 4,07 4,8 14,7 11,9
Як на нашу думку, така динaмiкa стала можливою внаслщок росту та розвитку соснових деревосташв рiз-ного складу, осшльки вони сприяли формуванню гуму-сово-акумулятивного горизонту, збiльшенню рухомого фосфору (РО5) та обмiнного кaлiю (К2О) завдяки мше-рaлiзaцil опаду та aктивiзaцil кругообiгу речовин у при-родi.
На першiй пробнiй площi зi складом 10С, вмiст гумусу тдвищився вiд 0,23 до 1,02 % у верхньому гуму-сово-акумулятивному горизонтi, який сформувався внаслщок накопичення оргaнiчних решток та !х мшера-лiзaцil за 49-рiчний перюд, що призвело до пiдвищення суми ввiбрaних основ вiд 1,1 до 1,7 мшграм на 100 г грунту. Кислотшсть грунтового розчину рНсол. тдви-щилась до 4,5 за рахунок опiдзолювaння, оск1льки опад хвойних порщ сприяе цьому процесу та тдкисленню грунтiв, а також вщбулося збiльшення рухомого фосфору (РО5) та обмiнного кaлiю (К2О).
На другий пробнiй площi зi складом 7С3Вл вмiст гумусу також тдвищився i становить 1,35 %. Кислотшсть рНсол. не змшилась i становить 4,7, оск1льки опад вшь-хи чорно! сприяв кращим процесам мiнерaлiзaцil. Показники суми ввiбрaних основ, рухомого фосфору та обмiнного кaлiю мають тенденцiю до збшьшення.
Третя пробна площа зi складом 7С3Вл+Ак.ж. мае бiльшi показники вмету гумусу i становить 1,5 %. Зменшилось рНсол. до 4,8 внаслщок впливу опаду, ос-к1льки хвоя сприяе отдзолюванню та пiдкисленню грунтового розчину, а опад вшьхи та акацп жовто1 сприяе зменшенню кислотносп грунтового розчину. Рухомий фосфор та обмiнний кaлiй: на дiлянцi зi складом 7С3Вл+Ак.ж збiльшився РО5 вiд 9,1 до 14,7 мг-100 г грунту, а К2О - вiд 8,3 до 11,9 мг-100 г грунту внаслщок накопичення оргашчних решток у верхньому шaрi грунту, як1 складаються iз хво1 сосни звичайно1, вiльхи чорно1 та акацп жовто1. Такий опад швидше мь нерaлiзуеться i сприяе збшьшенню рухомого фосфору (РО5) та обм^ого кaлiю (К2О).
Формування та покращення грунтових процесiв i ре-жимiв сприяе пiдвищенню продуктивное^ насаджень на рекультивованих землях, на яких створено лiсовi культури сосни звичайно! з рiзним складом, про що сввдчать !х таксацiйнi показники. 1з збiльшенням частки листяних деревних порщ не тiльки покращуються агро-хiмiчнi показники грунту, а й шдвищуеться продуктив-нiсть насаджень. Так, чисп сосновi деревостани (10С) у 49 рошв мають середню висоту Нср=17,0 м, середнiй дь аметр Дср=15,3 см та запас М=242 м3/га, при тому, як насадження зi складом 7С3Вл мають бiльшi показники середньо! висоти - 18,7 м, середнш дiаметр - 17,8 см та запас деревних порщ - 285,2 м3/га. Насадження зi складом 7С3Вл+Ак.ж мають ще вищi показники середньо! висоти - 19,4 м, середнього дiаметра - 18,2 см та запасу деревних порщ 306,6 м3/га, що зображено на рис.
__— -H7 M -Д.СМ -M. дсс. m
I ОСз 7С'зЗВл 7СзЗВл+Аж
Рис. Продуктивнiсть рекультивованих насаджень
Це пояснюють тим, що домiшка листяних порiд у складi iз сосною звичайною, а особливо 7С3Вл+Ак.ж мають найвищi таксацiйнi показники та кращий стан насаджень, оск1льки з таким складом збшьшуеться вмiст оргашчно! речовини, краще йде процес мшераль зацп за рахунок частки листяних порщ оск1льки вiльха чорна та акащя жовта сприяе покращенню грунтових процеав i режимiв, накопиченню доступшших до рос-лин форм азоту, фосфору та калш.
Висновки. Шд впливом насаджень рiзного складу формуеться гумусово-акумулятивний горизонт, змен-шуеться рНсол. кислотностi грунтового розчину, збшь-шуеться вмiст гумусу, рухомого фосфору та обмшного калiю в насадженнях зi складом 7Сз 3Вл i тдтском з акацп жовто!, крушини та гледичп, порiвняно з монокультурами сосни звичайно!.
З лгавничого погляду, створення мiшаних насаджень на рекультивованих землях доцшьшше, нiж створення монокультур з причини !х кращо! приживлю-ваностi, позитивного впливу на грунтовi процеси, бь
ологiчну стшшсть до хвороб, шк1дник1в та вищу про-дуктивнiсть насаджень.
За нашими дослвдженнями з'ясовано, що запас насаджень 7С3Вл та 7С3Вл+Ак.ж вищий, нiж у насадженнях 10С i мае вищi показники за дiаметром та висотою на рекультивованих землях, а також деревостани мають ви-щi таксацiйнi показники, нiж чисп сосновi насадження.
Перелiк використаних джерел
Arinushkina, Ye. V. (1983). Rukovodstvo po khimicheskomu analizu
pochv. Moscow: Izd-vo MGU. 486 p. [in Russian]. Balyuk, S. A., & Lazebna, M. Ye. (2009). Perelik osnovnykh nor-matyvnykh dokumentiv u haluzi gruntoznavstva, ahrokhimiyi ta ok-horony gruntiv. Natsionalnyy naukovyy tsentr "Instytut gruntoznavstva ta ahrokhimiyi imeni O. N. Sokolovskoho". 37 p. Bergh, J., Tinder, S., & Bergstrom, J. (2004). Potential production of
Norway Spruce in Sweden. 236 p. Chybryk, T. S., & Yelkina, Yu. A. (1991). Formuvannya fitotsenoziv na porushenykh promyslovistyu zemlyakh (biolohichna rekultyvatsi-ya). Sverdlovsk: UrHU. 220 p. [in Russian]. Dospekhov, B. A. (1979). Metodika polevogo opyta. Moscow: Kolos.
416 p. [in Russian]. Gonchar, M. T. (1983). Lesnyye fitotsenozy: povysheniye produktiv-
nosti i okhrana. Lviv: Vishcha shkola. 168 p. [in Russian]. Gordienko, M. I., Guz, M. M. (Ed.), Debrinyuk, Yu. M., & Maurer,
V. M. (2005). Lísovíkulturi. Lviv: Kamula. 608 p. [in Ukrainian]. Kovda, V. A. (1973). Osnovy uchenyya o pochvakh. Obshchaya te-oryya pochvoobrazovatelnoho protsessa. Moscow: Nauka. 448 p. [in Russian].
Kudrik, A. P., & Tychina, L. K. (2012). Osobennosti pochvoobrazo-vatelnykh protsessov lesorekultivirovannykh biogeotsenozov. Mo-lochnokhozyaystvennyy vestnik, 4(8), 9-12. [in Russian]. Lavrinenko, D. D. (1960). Nauкoví osnovi pidvishchennya produktiv-nosti lisiv Pohssya URSR. Kyiv: V-vo UASGN. 196 p. [in Ukrainian].
Mandrik, V. O. (2004). Fitomelioratsiya zemel, porushenikh girnicho-dobuvnoyu galuzzyu u Lvivsko-Volinskomu vugilnomu baseyni. Scientific Bulletin of UNFU, 14(8), 412-416. [in Ukrainian]. Rode, A. A. (1984). Henezys pochv y sovremennye protsessy pochvo-
obrazovanyya. Moscow: Nauka. 256 p. [in Russian]. Smolyaninov, I. I. (1969). Biologicheskiy krugovorot veshchestv i povysheniye produktivnosti lesov. Moscow: Lesnaya promishlenost. 192 p. [in Russian]. Smolyaninov, I. I., & Ryabukha, E. V. (1968). Krugoobíg rechovin u
prirodí. Kyiv: Naukova dumka. 109 p. [in Ukrainian]. Sokolov, A. V., Askiz, D. L., & Serdobolskiy, I. P. (Eds.). (1960). Ag-rokhimicheskiye metody issledovaniya pochv. Moscow: Izd-vo AN SSSR. 550 p. [in Russian]. SOU 02.02-37-476:2006. (2007). Ploshchi probni lisovporyadni. Me-
tod zakladannya. Kyiv: NAU. 60 p. [in Ukrainian]. Vakulyuk, P. G. (1993). Pídvishchennya produktivnosti í yakosti lmv Ukraini lisokulturnimi metodami. Kyiv: Urozhay. 40 p. [in Ukrainian].
Л. К. Тычина, В. А. Мостепанюк
Житомирский национальный агроэкологический университет, г. Житомир, Украина
ФОРМИРОВАНИЕ ГРУНТОВЫХ ПРОЦЕССОВ НА РЕКУЛЬТИВИРОВАННЫХ ЗЕМЛЯХ КАК ФАКТОР ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ НАСАЖДЕНИЙ
Выяснено, что среди нарушенных земель, которые подлежат биологической рекультивации, наиболее распространенными являются отвалы раскрывных пород, которые как грунтово-естественный субстрат после завершения эксплуатации начинают зарастать естественной растительностью. Обнаружено, что в отличие от староорных земель, формирование растительного покрова на отработанных отвалах проходит замедленными темпами. В большинстве случаев это обусловлено бедностью раскрывных пород на питательные вещества, неблагоприятными водно-физическими и физико-химическими свойствами. Особенную заинтересованность как в теоретическом, так и в практическом отношении, имеет формирование на отвалах естественных растительных группировок из высших растений. Установлено, что начальный этап заселения отвалов семенами и диаспорами высших растений начинается во многих случаях одновременно с поселением микроорганизмов, однако жизненность проростков является очень низкой, и роль их на начальных этапах сингенеза, очевидно, связана преимущественно с накоплением органического вещества в почвах (субстратах) сформированных отвалов. В целом для отвалов,
составленных нетоксичными раскрывными породами, расположенными в зоне достаточного увлажнения (Полесье, Прикарпатье, Закарпатье), в течение первых десяти лет по окончании эксплуатации отвалов формируются простые несомкнутые растительные группировки, в состав которых входит незначительное количество видов местной флоры. Установлено, что естественное зарастание отвалов, экологический режим которых менее напряжен, в большинстве случаев происходит интенсивнее. Обнаружена динамика грунтового процесса рекультивированных земель под воздействием фитомелиорации. Охарактеризованы закономерности роста сосновых насаждений.
Ключевые слова: отвалы; агрохимические показатели; лесные культуры; лесная мелиорация; формы азота, фосфора и калия.
L. K. Tychyna, V. A. Mostepanyuk
Zhytomyr National Agroecological University, Zhytomyr, Ukraine
FORMATION OF SOIL PROCESSES ON RECULTIVATED LAND AS A FACTOR
OF ENHANCEMENT OF PLANTING PRODUCTIVITY
The formation of vegetation on the exhausted muck piles is slowed down due to the nutrients scarcity in the massive materials, unfavourable water-physical as well as physical and chemical properties of recultivated land. Recultivated land is found to be characterized by low humus content and high acidity of soil solution and average content of shifting phosphorus (РО5), exchangeable potassium (К2О) prior to the creation of forest plantations. Planted forests were created by one-year seedlings; hand planting was done by means of Kolesov's planting iron. The main species are represented by Pinus sylvestris L. in axenic cultures and Pinus sylvestris L. with different composition of the accompanying rocks and shrubs. The layout plan of planting areas is 3.0x0.5 meters; the mixing scheme is 10 Pinus sylvestris L., 7 Pinus sylvestris L. 3 Alnus, and 7 Pinus sylvestris L. 3 Alnus glutinosa + Caragana arborescens Lam. The positive impact of the forest reclamation has been defined and the tendency of improving the agrochemical parameters of recultivated lands has been observed. This tendency is revealed to become possible as a result of the growth and development of pine forests of various structures, as they contributed to the formation of the humus accumulative horizon, the increase of shifting phosphorus (РО5) and exchangeable potassium (К2О) due to mineralization of precipitation and activation of the biogeochemical cycle or substances cycling in nature. Improvement of soil processes is recognized to contribute to the increased productivity of plantations on recultivated lands with the planted forest of Pinus sylvestris L. with different structure. An increase in the proportion of deciduous trees leads to the improvement of soil agrochemical parameters as well as to the increase in the planted vegetation productivity. This is due to the fact that the mixed planting of broadleaved species together with Pinus sylvestris L. has the highest taxation rates and better state of plantations. Thus, this composition increases the content of organic matter; the process of mineralization is fulfilled better due to the proportion of deciduous trees. Alnus glutinosa and Caragana arborescens Lam contribute to the improvement of soil processes and regimes, reduces the acidity of the soil solution and facilitates the accumulation of nitrogen, phosphorus and potassium forms which are more pervious to the plants.
Keywords: muck piles; agrochemical indicators; forest crops; forest melioration; forms of nitrogen; phosphorus and potassium.
