CC BY
48
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
3. Методы биохимического анализа растений / под ред. В.В. Полевого - Л.: ЛГУ, 1978. - 192 с.
4. Огиевский, В.В. Обследование и исследование лесных культур / В.В. Огиевский, А.А. Хиров. - М.: Лесная пром-сть, 1974. - 24 с.
5. ОСТ-56-69-83 Пробные площади лесоустроительные. Метод закладки. - М., 1984. - 60 с.
6. Попов, А.С. Комплексная сравнительная оценка состояния сосновых древостоев в зоне влияния аэропромышленных выбросов Среднеуральского медеплавильного завода: дисс. ... канд. с.-х. наук / А.С. Попов. - Екатеринбург, 2006. - 20 с.
7. Фомин, В.В. Морфофизиологическая оценка состояния сосновых молодняков в зоне действия атмосферных загрязнений Первоуральско-Ревдинс-кого промышленного узла: дисс. ... канд. с.-х. наук / В.В. Фомин. - Екатеринбург, 1998. - 23 с.
8. Shavnin S.A., Fomin VV., Marina N.W. Application of the generalized state index determination to ecological monitoring of forest in polluted areas // Measurements and Modeling in Environmental Pollution. - Southhampton UK and Boston USA: Computational Mechanics Publication, 1997. -P. 339-407.
ИНВЕНТАРИЗАЦИЯ ТЕРРИТОРИИ ЗОЛООТВАЛА И МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ НА НИХ ПАРКОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ ТЮМЕНИ
Б.Е. ЧИЖОВ, дир. Тюменской лесной опытной станции, д-р с.-х. наук,
Н.Г ПАРЫГИНА, асс. каф. ландшафтного строительства УГЛТУ,
А.В. СУСЛОВ, студент УГЛТУ,
Л.И. АТКИНА, проф. каф. ландшафтного строительства УГЛТУ, д-р с.-х. наук
В нашей стране, да и во всем мире, с каждым десятилетием возрастает количество нарушенных территорий, которые после использования остаются невостребованными и запущенными. Они либо становятся местом общественных свалок, либо зарастают сорной растительностью. С другой стороны, уменьшается размер зеленого радиуса городов, что неблагоприятно сказывается на качестве жизни горожан. Сам собой напрашивается вывод о необходимости освоения и благоустройства нарушенных территорий с целью создания зон рекреации. Такой подход решит сразу две задачи: задачу улучшения земель и организации дополнительных мест отдыха горожан.
Согласно классификации Б.П. Колесникова (1974) [1], золоотвалы могут быть отнесены к семейству А - отвалам, образованным минеральными грунтами, классу II - отвалам, сложенным породами и рудами, подвергнутыми частичной или полной переработке, группе «б» - бедным по обеспеченности доступными элементами питания для растений, прежде всего азотом. Золоотвалы относятся в большинстве к типу отвалов, пригодных для биологической рекультивации после улучшения. Преодоление неблагоприятных свойств для возделывания растений на золоотвалах производится, как правило,
двумя путями: улучшением свойств субстрата до уровня, пригодного для биологической рекультивации, и подбором ассортимента видов, толерантных к комплексу экологических условий золоотвала. Чаще всего используются оба пути одновременно.
В настоящее время накоплен значительный опыт биологической рекультивации золоотвалов тепловых электростанций. Однако при проектировании и практическом проведении рекультивационных работ требуется индивидуальный подход, а учет конкретных экологических условий и возможностей предприятия позволяет найти оригинальные решения, способствует успешному проведению рекультивации и снижению затрат на ее проведение. Установлено, что на Среднем Урале на золе с органическим покрытием из сеяных культур наибольшей устойчивостью обладают представители семейства злаковых: кострец безостый, ежа сборная, овсяница луговая, овсяница красная, тимофеевка луговая, регнерия волокнистая; из бобовых - люцерна средняя, эспарцет песчаный [1].
Интересная серия работ проведена сотрудниками Института леса УрО РАН на золоотвале Рефтинской ГРЭС по оценке роли отдельных экологических факторов при лесовосстановлении на золоотвалах. Экспериментально опробован большой ассортимент
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007
85
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
деревьев и кустарников (35 видов) и дана исчерпывающая характеристика их пригодности для лесовосстановления на золоотвалах лесной зоны.
Опыт биологической рекультивации Верхнетагильской ГРЭС показал достаточность для прекращения пыления полосного нанесения грунта даже на части отвала по краевому периметру. Полосы наносились перпендикулярно господствующему направлению ветра, ширина полос 7-10 м с таким же межполосным пространством.
В Болгарии была разработана технология обезвреживания золоотвалов и их использования для сельскохозяйственных целей. В Румынии в 1977 г. начаты исследования по определению степени пригодности золы для выращивания растений и подбору ассортимента видов для этих целей. Проведенные в вегетационных сосудах опыты позволили выявить в большой мере ассортимент растений, культуры которых возможны на золе, и определить методы их выращивания.
Исследовательские и практические работы по рекультивации золоотвалов проводились и в других странах Европы. Эти работы объединяет лесное направление биологической рекультивации и значительные объемы практических работ на фоне подробного исследования свойств золы в качестве субстрата для выращивания растений.
На нарушенных промышленностью землях, к которым относятся золоотвалы тепловых электростанций, на субстратах, не имеющих аналогов в природе, фитоценозы начинают формироваться с нулевого стартомомента. В целом в фитоценозах техногенных ландшафтов без искусственного улучшения экологических условий наблюдается снижение видового разнообразия, замена стенотоп-ных видов эвритопными. Формирующиеся сообщества довольно однотипны.
На примере золоотвалов как Верхнетагильской, так и Южноуральской ГРЭС установлено, что первые 10-15 лет после окончания эксплуатации золоотвалов наблюдается задержка в формировании растительных сообществ, обусловленная перевевани-ем субстрата по мере высыхания и гибелью растений на ранних стадиях развития. Са-
мозарастание отвалов наступает лишь через 30-35 лет после их создания. Примерно в такой же срок и рекультивированные отвалы подвергаются окончательной трансформации, т.к. за ними дальнейший уход чаще всего не осуществляется.
Исследуемый объект находится на окраине города Тюмени, рядом с деревней Бу-кино, на месте бывших золоотвалов Тюменской ТЭЦ. Тюменские шламонакопители были созданы в период, когда ТЭЦ-1 работала на сжигании торфа, с целью захоронения золы. Земснаряды из прилегающих к ТЭЦ водоемов забирали донные песчаные отложения и в виде водной пульпы подавали на ТЭЦ, где в пульпу добавлялась зола. Водная смесь песка с золой по трубам направлялась в шламонакопители.
Территория шламонакопителей на протяжении почти 40 лет не была вовлечена в сельскохозяйственное использование и начала зарастать различными видами трав, деревьев и кустарников.
Цель проведенных исследований - выявление возможности создания рекреационных объектов на месте зольников и разработка путей и методов их реализации.
Работы по инвентаризации проводились в августе-сентябре 2006 г. Определялись следующие показатели:
1) видовой состав древесных и кустарниковых растений;
2) оценка жизненного состояния существующих насаждений методом визуального обследования и путем изучения корневой системы;
3) основные почвенные характеристики (рН, PK).
В результате исследований установлено, что в настоящее время на территории шламонакопителей произрастает 9 видов деревьев и кустарников. Под древесной растительностью занято в среднем 40-60 % территории, на отдельных участках - до 70 %.
Наиболее распространены (рис. 1): осина - 41 %; тополь бальзамический - 23 %; различные виды ив - 19 %. Среди порослевых растений примерно такая же картина (рис. 1): осина - 50 %; береза повислая - 21 %; ива - 12 %.
86
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Ос
41 %
Ос
Рис. 1. Соотношение видов древесных растений на зольнике № 1: а - деревья с диаметром более 3 см; б - поросль
Ос
6 %
7 % б
Рис. 2. Соотношение видов древесных растений на зольнике № 2: а - деревья с диаметром более 3 см; б - поросль
На территории зольника № 3 среди ярусообразующих деревьев наиболее широко представлены (рис. 2): осина - 76 %; тополь бальзамический - 11 %; различные виды ив -11 %. Среди порослевых отпрысков пример-
но такое же соотношение (рис. 2): ива - 83 %; тополь бальзамический- 10 %; осина - 7 %.
Почвенные раскопки показали, что корни тополей проникают в шлам на глубину более 0,8 м. Препятствием для их роста служат уплотненные прослойки в шламе, встречающиеся на глубинах от 0,3 до 1,5 м.
Влияние химической токсичности шлама не отразилось на внешнем виде ассимиляционных органов. Листовые пластинки всех деревьев имеют нормальные или укрупненные размеры, полностью зеленые. У всех деревьев и кустарников хороший прирост в высоту и по диаметру. У сосны прирост в высоту достигает 80 см. Расселение деревьев и кустарников сдерживается не неблагоприятными качествами шлама, а конкуренцией травяного покрова и практически ежегодным выгоранием ветоши трав в весенний период. Весенние пожары уничтожают самосев деревьев и кустарников, и только осина, размножающаяся корневыми отпрысками, постепенно расширяет занятые ею территории.
О благоприятных растительных качествах шлама свидетельствует густой и высокий травяной покров, в котором при рекогносцировочном обследовании обнаружено более 20 видов растений местной флоры. Преобладающими являются: тростник обыкновенный (высотой до 2 м), вейник наземный (высотой до 1 м), донник лекарственный и хамаенери-он узколистный (Иван-чай).
Как показал анализ механического состава, шлам следует отнести к пылеватым пескам с содержанием глинистой фракции 9 %.
Таблица
Данные лабораторных испытаний почвенных образцов с зольников № 1 и № 2
Показатель Еди- ницы измере- ния Образец № 1 Образец № 2 Образец № 3 Образец № 4
Фосфор общий мг/кг 129,1 88,1 419,2 2,63
Калий общий мг/кг 342,2 136,3 391,6 341,0
Кислотность рН ед.рН 6,36 6,66 8,03 7,85
Азот нитратный мг/кг <1,0 <1,0 1,2 < 1,0
Азот аммонийный мг/кг 3,0 0,8 4,0 0,8
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007
87
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
По содержанию подвижных форм NPK шлам следует характеризовать как субстрат, достаточно благоприятный для произрастания древесной и травяной растительности (таблица).
Таким образом, предпроектный анализ растительности и почв шламонакопителей показал, что эти территории вполне пригодны для создания дендропарка.
Однообразие и эстетическая непривлекательность естественных зарослей, состоящих из осины, ивы, а также участков, занятых тростником и вейником наземным, требует обогащения их декоративными деревьями и кустарниками или создания на их месте новых парковых композиций.
Для преобразования растительных сообществ, сформировавшихся на территории шламонакопителей, можно рассматривать два принципиально разных подхода:
1) уничтожение малоценных в рекреационном отношении растительных сообществ и создание на их месте новых ландшафтных композиций с использованием крупномерного посадочного материала;
2) постепенное преобразование существующих фитоценозов с использованием рубок, гербицидов и введения в их состав более ценных видов.
В силу того, что вариант радикальной замены естественных растительных сообществ парковыми композициями на всей территории шламонакопителей нецелесообразен (огромные затраты труда и денежных средств, потеря возможности использования территории для рекреации в период реконструкции, который составит не менее 5 лет, снижение ее средозащитных функций, вероятность эрозионных процессов - развевание обнаженного шлама, возникновение «пыльных бурь») предлагается использовать этот прием только на небольших участках.
Вариант постепенного преобразования существующих растительных сообществ предполагает проведение ландшафтных рубок в течение одного-двух лет, прокладку прогулочных маршрутов, трансформирование вдоль них живого напочвенного покрова и посадку деревьев и кустарников, которые составят основу нового дендропарка с эле-
ментами ботанического сада. В дальнейшем ландшафтные рубки рекомендуется проводить с периодичностью 5-10 лет.
При сплошной реконструкции на участке полностью удаляется или постепенно вытесняется вся непривлекательная естественная растительность. Частичная реконструкция предполагает создание аллей или рассредоточенных по территории групп ценных деревьев и кустарников. При частичной реконструкции для размещения аллей расчистка нежелательной растительности производится полосами по ширине аллеи плюс 4 м. При посадке биогрупп площадь расчистки должна определяться контурами биогруппы плюс двухметровая защитная зона.
На территории шламонакопителей плужная, фрезерная, дисковая и другие механические способы обработки почвы не могут широко применяться, чтобы исключить развевание золы и образование пыльных бурь. Поэтому рекомендуется два варианта реконструкции (переформирования) малоценных естественных сообществ в парковые композиции: с применением гербицидов комплексного действия и без применения химических средств.
Реконструкция с применением химического метода уничтожения нежелательной растительности предполагает обработку нежелательной растительности быстро разлагающимися в почве гербицидами, вызывающими отмирание вейника наземного, тростника обыкновенного, а также поросли ивы и осины. Для этого используются производные глифосата: глифос, глисол, торнадо в дозах 7-8 л/га. Они вызывают отмирание как наземных частей, так и подземных органов вегетативного возобновления травянистых и древесных растений. Обработки проводят после того, как ива и поросль осины сформировали листья и начали интенсивный рост, а вейник наземный и тростник также сформировали листовую поверхность, достаточную для поглощения гербицида, но ещё не образовали соцветия. Оптимальные сроки опрыскивания - 15-20 июня до середины июля. Обработки можно выполнять и в более поздние сроки (до 10 августа), но
88
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
эффективность их будет ниже и для подавления осины, ивы и вейника потребуются дозы 10-12 л/га. Для тростника позднелетние обработки неприемлемы.
Отмершие травы скашивают. Новые деревья и кустарники высаживают без дополнительной обработки почвы в ямы, соответствующие размеру корневых систем саженцев. Семена газонных трав высеваются в бороздки глубиной 3-5 см, с заделкой семян почвой или сплошным посевом в торфопесчаной смеси.
Реконструкция без применения гербицидов более трудоемкая. Нежелательная растительность срезается мотокусторезом на высоте не более 5 см от поверхности почвы. В посадочные ямы высаживаются паркообразующие деревья и кустарники. Семена газонных трав высеиваются в бороздки глубиной 3-5 см или сплошным посевом в торфопесчаной смеси после сгребания скошенной травы.
По мере отрастания трав и поросли лиственных пород до высоты более 30 см они скашиваются на минимальной от поверхности почвы высоте (5-8 см). За вегетационный период производится не менее двух укосов.
Под полог древесных насаждений предлагается ввести теневыносливые виды с декоративными листьями (сныть обыкновенная, папоротники), а также ярко цветущие растения местной флоры: различные виды луковичных и орхидных. Количество дикоросов должно быть достаточным, чтобы умеренный сбор горожанами не наносил непоправимого урона их популяциям. Таким образом, будут сформированы хвойные и лиственные насаждения, обогащенные редкими и хозяйственно ценными растениями лесной флоры. В отличие от злаков эти растения дают быстроразлагающийся мертвый опад, который в весенний период пожаробезопасен и будет препятствовать распространению огня, возникающего на хвойной лесной подстилке.
Ландшафтные рубки в каждом типе насаждений имеют свою специфику. В осинниках в первые два года убирается сухостой и мелкая поросль диаметром до 7 см, а также больные и непривлекательные экземпляры осины, мешающие росту перспективных пар-
кообразующих деревьев. Для предотвращения разрастания злакового покрова сомкнутость верхнего полога не сокращается менее 0,6. Там, где напочвенный покров представлен широколистными растениями, а также на участках, где после обработки глифосатом посажены ель, кедр и другие паркообразующие породы, изреживание может быть более интенсивным.
В дальнейшем, после достижения вновь высаженных древесных пород высоты
1,5 м, производится интенсивное изреживание осинников с целью обеспечения интенсивного роста перспективных паркообразующих деревьев. В конечном итоге могут формироваться следующие типы фитоценозов:
- осинник без подлеска сомкнутостью 0,6-0,7 с покровом из теневыносливых растений;
- осинник сомкнутостью 0,5-0,6 со вторым ярусом из ели или пихты;
- смешанный березово-осиновый древостой с постепенным формированием березняка полнотой 0,3-0,4 с примесью 2-3 единицы осины;
- чистые ельники, пихтарники, кедровники на месте бывших осинников с куртинами крупных осин, удаленных друг от друга на 50-100 м.
В зарослях облепихи первоначально убираются лишние мужские особи и мелкая поросль облепихи. Формируется насаждение с расстоянием между деревцами 2,5-3,5 м и соотношением мужских и женских особей 1:4 - 1:5. Полностью сохраняются деревья сосны и березы, вокруг которых облепиха вырубается в радиусе 2-3 м. Осина оставляется куртинами из 2-4 деревьев с расстоянием между ними 30-80 м.
Смешанные осиново-облепиховые сообщества с количеством облепихи менее 6 экз. женских особей на 100 м2 формируются по типу осинников, в которые вкраплены куртины облепихи. Вокруг куртин облепихи осина удаляется так, чтобы облепиха получила прямое солнечное освещение. Облепиха под пологом осинников, имеющая слаборазвитую неплодоносящую крону, вырубается.
В сосново-облепиховых и сосновоосиновых сообществах паркообразующей
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007
89
ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО
породой принимается сосна. Деревья осины и облепихи, превышающие по высоте и затеняющие сосну, вырубаются. Облепиха высотой менее сосны оставляется на расстоянии не ближе 3 м от сосны. Во всех случаях сомкнутость насаждений в первые 3 года не снижается менее 0,6.
После первого приема рубок в насаждениях высотой более 5 м на 1 га оставляется не более 1 тыс. деревьев паркообразующих видов, относительно равномерно размещенных по территории. В насаждениях высотой менее 3 м оставляется 2 тыс. экз./га. Появляющаяся весной пневая поросль березы, осины, ивы, облепихи и тополей срезается в середине июля мотокусторезом вместе с хорошо развившимся травяным покровом. В августе проводится второе скашивание вновь образующейся поросли и трав. В последующие годы ежегодно проводится минимум 1-2 укоса.
Через 3-5 лет, после того как корневые системы срезанных деревьев и кустарников будут полностью истощены и станут неспособными давать обильную поросль, оставленные паркообразующие деревья разовьют хорошие кроны, проводится второй прием рубок, направленный на выборку второстепенных пород и оставление преимущественно в виде куртин целевых паркообразующих видов. После второго приема ландшафтной рубки общее число оставленных деревьев будет составлять 500-600 шт./га. Если к этому моменту не смог сформироваться естественный газон из низовых злаков, ранней весной производится подсев их семян и минимум два ежегодных прокашивания, дающих преимущества газонообразующим видам. На заключительном этапе переформирования естественных сообществ количество паркообразующих деревьев не должно превышать 300-350 экз./га с куртинным их размещением. Все насаждения должны иметь смешанный состав с участием сопутствующих пород не более 0,4 их состава. Чистые по составу насаждения планируются только для небольших участков тополей,
осины, а также для дубравы, лиственничной и березовой рощи.
Перспективное соотношение древесных пород после ландшафтных рубок представлено на рис. 3 и 4.
Т
Рис. 3. Характеристика насаждений естественного происхождения на заключительном этапе их формирования (зольник № 1)
Рис. 4. Характеристика насаждений естественного происхождения на заключительном этапе их формирования (зольник № 2)
Все рекомендованные и описанные выше мероприятия (ландшафтные рубки, обработка глифосатом) были проведены в течение лета 2006 г.
Таким образом, традиционный подход к рекультивации территорий методом создания лесных культур может быть расширен. При отсутствии вредных для человека проявлений со стороны грунта вполне возможно создавать рекреационные объекты паркового типа.
Библиографический список
1. Махнев, А.К. Экологические основы и методы биологической рекультивации золоотвалов тепловых электростанций на Урале / А.К. Махнев,
Т.С. Чибрик, М.Р. Трубина и др. - Екатеринбург: Уро РАН, 2002. - 356 с.
90
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2007
