CC BY
22
УДК 630.182.4:551.438.5:622.2
ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА В СОСНОВЫХ ЛЕСАХ В УСЛОВИЯХ ПОДЗЕМНОЙ УГЛЕДОБЫЧИ
И. А. Гончарова, Р.С. Собачкин
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН 660036 Красноярск, Академгородок, 50; e-mail: institute [email protected]
Исследования растительного покрова проводились в сосновых лесах Кемеровской области (Прокопьевско-Киселевский угледобывающий район). Дана характеристика напочвенного покрова в различных типах леса, на участках подвергавшихся подземной угледобыче и на участках, не затронутых ею. Проведен геоботанический, флористический, экологический анализ растительности. На основании анализа растительного покрова выявлено, что угледобыча подземным способом на малых временных рядах не влияет на изменение видового разнообразия живого напочвенного покрова, но приводит к смене доминантов травяно-кустарничкового яруса и изменению продуктивности напочвенного покрова.
Ключевые слова: растительный покров, подземная угледобыча, флористический анализ, продуктивность
The vegetation research was conducted in Scots pine stands in Kemerovo region (Prokopyevsk-Kiselevsk coal-mining region). The vegetation descriptions in different forest type on native plots and plots under coal-mining were given. The geobotani-cal, floristic and ecological analyses were conducted. It was found that coal mining after short space of time did not influence on species diversity, but result in dominant and productivity changes.
Key words: vegetation, coal mining, floristic analysis, productivity
ВВЕДЕНИЕ
Сосновые леса Кузнецкой котловины — важный элемент растительного покрова, отдельные «острова» их приурочены к склонам восточных отрогов Салаирского кряжа, северной окраине Горной Шории, увалам и холмам древних долин рек Томи, Ини и Чумыша (Экологическое состояние..., 2005). Освоение угольных месторождений Кузбасса, где на сравнительно незначительной территории сконцентрированы многомиллиардные запасы угля, определяет неизбежную трансформацию естественных ландшафтов в техногенные.
Извлечение полезных ископаемых из недр как открытыми, так и подземными горными работами определяется двумя группами факторов: нарушениями поверхности над отработанными площадями месторождений и формированием в районе горных работ породных отвалов. Все другие виды воздействия на окружающую среду являются следствием этих двух.
Разработка месторождений угля подземным способом, требуя меньших территорий под земельный отвод, не вызывает столь значительных нарушений ландшафтов, как открытые горные работы, но и ей сопутствуют существенные изменения в окружающей среде. Эти изменения связаны с характером сдвижения покровных горных пород, в результате чего образуется обширная зона понижения уровня грунтовых вод (депрессионная воронка) (Экологическое состояние..., 2005). Воздействие угледобычи на лесные экосистемы в условиях Кузбасса отмечается в ряде публикаций (Моторина, Овчинников, 1975; Кононенко, 1989; Ждамиров, Кузнецов, 1990; Экологическое состояние..., 2005 и др.), но основное внимание уделяется древесной растительности, напочвенный покров не рассматривается. В наши задачи входило изучить воздействие подземной угледобычи на живой напочвенный покров.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА
ИССЛЕДОВАНИЙ
Полевые работы проводились по программе ботанико-географических эталонов (Программы..., 1987) в июле 2007 г в Прокопьевско-Киселевском угледобывающем районе. Описание фитоценоза выполнялось по методике В. Н. Сукачёва и С. В. Зонна (1961). Заложены 4 пробные площади (ПП) в различных типах леса. Исследования древостоев проводились по общепринятым методикам (Побе-динский, 1966; Моисеев,1971).
Для характеристики травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов на каждой пробной площади выполнено общее геоботаническое описание. Охарактеризован общий облик растительного покрова, его физиономические черты. Составлены списки видов с указанием их проективного покрытия. Названия видов сосудистых растений даны по С.К. Черепанову (1995), названия мхов приводятся согласно аннотированному списку видов мохообразных М. С. Игнатова и О. М. Афониной (1992).
Для учета запаса фитомассы напочвенного покрова на каждой пробной площади взяты укосы с 5-15 учетных площадок размером 20 х 25 см. Растения срезали на уровне почвы, разбирали по видам, высушивали до абсолютно сухого состояния и взвешивали.
ПП 1 заложена в смешанном сосново-березовом насаждении крупнотравном. Древостой образован сосной (Pinus sylvestris L.), березой (Betula pendula Roth), осиной (Populus tremula L.). (Состав древостоя 4С5Б1Ос, возраст 120 лет, полнота 0,6, бонитет III). Подлесок включает такие виды как боярышник кроваво-красный (Crataegus sanguinea Pall), таволга средняя (Spiraea media Franz Schmidt). Высота травяно-кустарничкового яруса достигает 0,8-1 м. Степень проективного покрытия — 90 %. Структура напочвенного покрова относительно
однородная. Доминантами являются папоротник орляк (Pteridium aquilinum (L.) Kuhn) и сныть обыкновенная (Aegopodium podagraria L.). В меньшем количестве встречаются такие виды как борщевик рассеченный (Heracleum dissectum Ledeb.), подмаренник северный (Galium boreale L.), воло-душка золотистая (Bupleurum longifolium subsp. aureum (Fisch. ex Hoffm.), василистник малый (Tha-lictrum minus L.), купена душистая (Polygonatum odoratum (Mill.) Druce), скерда лировидная (Crepis lyrata (L.) Froel.). Мохово-лишайниковый покров не развит.
ПП 2 характеризует культуры сосны. Тип леса
— сосняк крупнотравный. (Состав древостоя 10С, возраст 30 лет, полнота 0,9, бонитет IV). Под пологом невысоких сосен развит кустарниковый ярус, состоящий из 2-х подъярусов: первый (высотой 2,5-3 м) представлен черемухой (Padus avium Mill.) и второй — (до 1 м высотой) малиной (Rubus idaeus L.). Высота травяно-кустарничкового яруса составляет 80-90 см. Степень проективного покрытия — 100 %. Доминируют Aegopodium podagraria, борец северный (Aconitum septentrionale Koelle), скерда сибирская (Crepis sibirica L.). В меньшем количестве встречаются хвощ лесной (Equisetum silvaticum L.), крапива двудомная (Urtica dioica L.), борщевик (Heracleum dissectum). Остальные виды встречаются более или менее рассеянно. Мохово-
лишайниковый ярус слабо выражен (степень проективного покрытия не превышает 5 %) и представлен Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt.
ПП 3 заложена в сосняке с березой крупнотравном (бывшая шахта Соколовская). (Состав древостоя 4С6Б, возраст 90 лет, полнота 0,7, бонитет II). В результате деформации поверхности после гор-
ных работ 20 % древостоя имеет наклон 5-150. Усыхания древостоя не наблюдается. Подлесок неравномерно размещен, разделяется на 2 подъяру-са. Первый подъярус (2-3 м) представлен черемухой (Padus avium), рябиной (Sorbus sibirica Hedl.), второй подъярус (1-2 м) — малиной (Rubus idaeus), боярышником (Crataegus sanguinea). Степень общего проективного покрытия достигает 100 %. Доминантами травяно-кустарничкового яруса являются Pteridium aquilinum, Aegopodium podagraria, Urtica dioica. Содоминанты: Crepis sibirica, Phlo-moides tuberosa (L.) Moench., Aconitum septentrionale.
ПП 4 характеризует сосняк с березой крупнотравно -орляковый. (Состав древостоя 7С3Б, возраст 60 лет, полнота 0,7, бонитет III). Доминанты травя-но-кустарничкового яруса: Pteridium aquilinum,
Crepis sibirica, недоспелка копьевидная (Cacalia hastata L.), Aegopodium podagraria. Содоминанты: Thalictrum minus, Phlomoides tuberosa. Моховолишайниковый покров приурочен к валежу различной степени разложения и слабо развит (общее проективное покрытие не превышает 1 %) включает виды: Climacium dendroides (Hedw.) Web. et Mohr., Drepanocladus aduncus (Hedw.) Warnst.
Таким образом, пробные площади 1, 2, 4 заложены в различных типах леса на участках, не подвергавшихся угледобыче. ПП 3 заложена на участке, 20 лет назад подвергавшемся угледобыче.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В ходе исследований изучен видовой состав растительного покрова и его проективное покрытие в различных типах леса (табл. 1).
Таблица 1 - Проективное покрытие видов подлеска, травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов
Семейство Вид Проективное покрытие видов на пробных площадях
№ 1 № 2 № 3 № 4
1 2 3 4 5 6
Подлесок Crataegus sanguinea Pall Padus avium Mill. <5 <5 1 <5 3
Rosaceae Rosa majalis Herrn. Rubus idaeus L. Sorbus sibirica Hedl. Spiraea media Franz Schmidt 1 2 10 1 3 1
Apiaceae Травяно-кустарничковый ярус Aegopodium podagraria L. 40 Angelica sylvestris L. Bupleurum longifolium subsp. aureum . 0 (Fisch. ex Hoffm.) Heracleum dissectum Ledeb. 15 90 1 2 10 55 1 2 0 0 5 61 <
Cacalia hastata L. 1 3
Centaurea scabiosa L. <1
Asteraceae Crepis lyrata (L.) Froel. Crepis sibirica L. 7 <1 1 10 1 5 5
Athyriaceae Balsaminaceae Boraginaceae Saussurea parviflora (Poir.) DC. Athyrium filix-femina (L.) Roth Impatiens noli-tangere L. Pulmonaria mollis Wulf. ex Hornem. <1 2 <1 1 3 <1 <1
Campanulaceae Convallariaceae Equisetaceae Campanula trachelium L. Polygonatum odoratum (Mill.) Druce Equisetum silvaticum L. Equisetum pratense Ehrh. 3 1 10 1 <1
Окончание таблицы І
1 2 З 4 5 б
Euphorbiaceae Euphorbia pilosa L. З 2 З <1
Vicia cracca L. 1 1 <1
Fabaceae Vicia sepium L Vicia sylvatica L. <1 З 5
Hypolepidaceae Pteridium aquilinum (L.) Kuhn 8Q 75 85
Lamiaceae Lamium album L. 1 1
Phlomoides tuberosa (L.) Moench 1 5 <5
Liliaceae Lilium martagon L. 2 1 1
Onagraceae Chamaenerion angustifolium (L.)Scop. <1
Oxalidaceae Oxalis acetosella L. Brachypodium pinnatum (L.) Beauv. Calamagrostis arundinacea (L.) Roth <1 7 1 1 <1
Poaceae Dactylis glomerata L. 1
Festuca gigantea (L.) Vill. Melica nutans L. Milium effusum L. <1 2 1 1 З
Polemoniaceae Polemonium caeruleum L. З 2 1 <1
Ranunculaceae Aconitum septentrionale Koelle 5 1Q 7 1
Thalictrum minus L. Agrimonia pilosa Ledeb. 5 З 2 <5 5
Rosaceae Filipendula ulmaria (L.) Maxim. <1 2 5
Rubus saxatilis L. Sanguisorba officinalis L. 1Q З
Rubiaceae Galium boreale L. 15 <1
Urticaceae Urtica dioica L. 1 8 5Q
Violaceae Viola uniflora L. Мохово-лишайниковий <1 ярус 1
Amblystegiaceae Drepanocladus aduncus (Hedw.) Wamst. <1
Climaciaceae Climacium dendroides (Hedw.) Web. et Mohr. <1
Hylocom iaceae Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt. <5
Флора исследуемой территории содержит 51 вид, относящийся к 47 родам, 21 семейства. На основании конспекта видов был составлен семейственный спектр, по 7 преобладающим семействам (рис. 1). Доминирование в исследуемой флоре семейств Роасеа, Л^1егасеае, Яо^'асеае, является типичным для всей бореальной флоры (Малышев, 1998).
Для сравнения видовых списков различных пробных площадей был рассчитан коэффициент Сёренсена-Чекановского (табл. 2).
Высокое значение коэффициента Сёренсена-Чекановского (свыше 0,45) показывает, что на всех пробных площадях видовые списки имеют сходство. То есть, пробная площадь 3, расположенная на месте шахты Соколовской по видовому разнообразию не отличается от остальных пробных площадей, расположенных в зонах, не подвергавшихся угледобыче.
Экологический анализ (по отношению к влаге) показал, что основную роль на всех участках играют мезофиты (свыше 80 %) (рис. 2). Это объясняется лесным характером растительного покрова данной территории. Присутствуют также мезогигрофи-ты и мезоксерофиты.
Количество видов-мезогигрофитов на пробной площади 3 составляет 6,9 %, что несколько выше (в 1,5-6 раз), чем на ненарушенных участках. Это, возможно, свидетельствует о большей влажности почвы на участках, подвергавшихся разработке.
и 8
о
gб -и
о 4 “
ч
° о
я 2 -№
Q
□ ПП 1
□ ПП 2 ІПП З
□ ПП 4
■ ПП З ■
ЙЩДЪ дШ.Ш. .1
Apiaceae Fabaceae Poaceae Rosacea
Семейст!
Рисунок 1 - Семейственный спектр
Таблица 2 - Коэффициент сходства Сёренсена-Чекановского
№ пробной площади 1 2 З 4
1 Q,52 Q,57 Q,48
2 Q,68 Q,48
З Q,54
% 1QQ -8Q
6Q -4Q -2Q Q
□ М
■ МГ
□ МК
ПП1
ПП2 ППЗ
ПП4
Рисунок 2 - Распределение видов по экологическим группам: «М» - мезофит, «МГ» -мезогигрофит, «МК» - мезоксерофит
Для видов, имеющих проективное покрытие не ниже 10 %, был проведен анализ пояснозональных групп (рис. 3). Анализ показал, что на всех изученных участках наибольшую роль играют виды светлохвойно-лесной пояснозональной группы. Это свидетельствует о широком распространении светлохвойных лесов на данной территории. Виды темнохвойно-лесной зоны также играют значительную роль в исследуемой флоре. По данным Малышева, Пешковой (1984), широкий ареал видов, составляющих эту группу, говорит, во-первых, о древности формирования темнохвойных лесов, во-вторых, о широком их распространении в прошлом. Обращает на себя внимание то, что в доминанты пробной площади 3 вышли виды, относящиеся к азональной сегетальной (сорной) группе (крапива двудомная), что указывает на возросшую в последние десятилетия деятельность человека на изучаемой территории.
70
60
50
40
30
20
10
0
□ ТХ
□ СХ ■АДС
□ ЛС
ПП1
ПП2 ПП3
ПП4
Рисунок 3 - Распределение видов по поясно-
зональным группам. «СХ» - светлохвойная, «ТХ» -темнохвойная, «ЛС» - лесостепная, «АДС» - азональная сегетальная
При анализе продуктивности напочвенного покрова (табл. 3) установлено, что наименьшая продуктивность (96,0±14,03 г/м2) отмечается в насаждениях сосны (ПП 2). На остальных изученных участках продуктивность существенно не отличается. На ПП 3, подвергавшейся угледобыче продуктивность живого напочвенного покрова максимальная из изученных.
Таблица 3 - Продуктивность живого напочвенного
Номер пробной площади Продуктивность, г/м2
1 303,16±81,06
2 96,0±14,03
3 347,12±74,60
4 311,30±32,71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, на основании анализа растительного покрова можно предположить, что угледобыча подземным способом на малых временных рядах не влияет на изменение видового разнообразия живого напочвенного покрова, но приводит к смене доминантов травяно-кустарничкового яруса за счет увеличения доли мезогигрофитов, относящихся к азональной сорной группе, вследствие чего продуктивность напочвенного покрова увеличивается. Поскольку деформация поверхности после прекращения горных работ продолжается весьма длительное время — до 20 и более лет (Счастливцев, 1999), вероятно, в дальнейшем возможно усыхание древостоя, которое, в свою очередь, приведет к изменению видового разнообразия растительного покрова.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Ждамиров, В.М. Экологические проблемы угольных разрезов Кузбасса / В.М. Ждамиров, В.И. Кузнецов. // Уголь.
- 1990. - № 9. - С. 25-29.
Игнатов, М. С. Список мхов территории бывшего СССР / М.С. Игнатов, О.М. Афонина. // Агс1»а. - 1992. - № 1. -С. 1-87.
Кононенко, М.Н. Охрана окружающей среды при разработке угольных месторождений открытым способом [Текст] / М.Н. Кононенко. - М.: ВНтО, 1989. - 43 с. Малышев, Л.И. Особенности и генезис флоры Сибири. / Л.И. Малышев, Г.А. Пешкова. - Новосибирск: Наука, 1984. - 265 с.
Малышев, Л.И. Таксономические спектры флоры Сибири на уровне семейств / Л.И. Малышев. // Бот. Журнал. -1998. - №10. - С. 3-17.
Моисеев, В.С. Таксация молодняков [Текст] / В.С. Моисеев.
Л.: ЛТА, 1971. - 342 с.
Моторина, Л.В. Промышленность и рекультивация земель / Л.В. Моторина, В. А. Овчинников. - М.: Наука, 1975. -240 с.
Побединский, А.В. Изучение лесовосстановительных процессов [Текст] / Ф.В. Побединский. - М.: Наука, 1966. - 64 с. Программы флористических исследований разной степени детальности // Теоретические и методические проблемы сравнительной флористики. - Л., 1987. - С. 219-229. Сукачев, В.Н., Методические указания к изучению типов леса [Текст] /В.Н. Сукачев, С.В. Зонн. - М.: изд-во АН СССР, 1961. - 143 с.
Счастливцев, Е.Л. Вопросы методического и инфрмацион-ного обеспечения оценки экологических последствий закрытия угледобывающих предприятий Кемеровской области / Е.Л. Счастливцев // Материалы VI международной научно-практической конференции «Перспективы развития горнодобывающей промышленности». -Новокузнецк, 1999. - С. 3-11.
Черепанов С. К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. / С.К. Черепанов. - С.-П.: «Мир и семья», 1995. - 990 с.
Экологическое состояние лесов Кузбасса / Л.П. Баранник, В. П. Николайченко, А. Ф. Салагаев и др. - Кемерово: КРЭОО «Ирбис», 2005. - 136 с.
Поступила в редакцию 19 марта 2010 г. Принята к печати 27 апреля 2011 г.
