CC BY
42
УДК 634.0.32.34.64
КУСТАРНИКИ НА ТЕХНОГЕННЫХ ЗЕМЛЯХ КАБАРДИНО-БАЛКАРИИ
И. Н. Алиев
Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного садоводства Я. В. Панков
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Leskulvglta@gmail. com
В научном ботаническом понимании кустарники - это жизненная форма растения. Надземная часть кустарника представлена несколькими более или менее одинаковыми многолетними одревесневшими побегами, отходящими от общего основания у самой земли или даже ниже ее уровня.
Кустарники менее долговечны, чем деревья, и их жизнь исчисляется немногими десятками лет. Одной из важнейших функций кустарников является их «пио-нерность», то есть способность первыми поселяться на грунтах с несформировав-шимся почвенным покровом. Эта функция наглядно проявляется на нарушенных землях. В этих условиях кустарники стабилизируют отложения продуктов выветривания горных пород, задерживают семена и вегетативные части растений, что способствует зарастанию склонов и формированию на них своеобразных биоценозов, изучение которых представляет значительный практический и научный интерес.
На территории КБР разведано и используется более 50-ти различных объектов природного сырья, которые расположены по всему региону и их площадь составляет свыше 1000 га [5].
Объектами наших исследований яв-
лялись кустарники, естественно заселившие и произрастающие на участках, которые находятся в различных зонах и районах КБР. Опытные участки расположены в 7 районах (Прохладненском, Урванском, Баксанском, Зольском, Чегемском, Черек-ском и Эльбрусском) республики, где добываются строительный песок, песчано-гравийная смесь, кирпичные суглинки, бентонитовая глина, гипс, вулканические -пепел и туф. По месторасположению они находятся в следующих условиях: по природным зонам - степная, предгорная, лесо-горная и горно-степная; по типу местности - равнине, предгорье и горах; по типу климата - континентальном и умеренно-континентальном; по высоте над уровнем моря - от 200 до 1300 м; по количеству осадков - от 300 до 1000 мм в год; по коэффициенту увлажнения - от 0,6 до 1,3 и по среднегодовой изотерме - от +3 до +9,5 °С.
При исследованиях растительности на техногенных землях использовались соответствующие методики, применяемые в лесокультурной и лесомелиоративной практике. Для определения состояния и роста кустарников на опытных участках закладывались пробные площади размером (20х25; 25х40; 50х100 м и т. д.), обеспечи-
вающие учет не менее 200 экземпляров растений. Методом сплошного перечета и обмера растений на пробной площади устанавливались: вид, возраст, количество, состояние (отличные, хорошие, неудовлетворительные и погибшие), высота, диаметр на высоте 1,3 ми у шейки корня, прирост и другие показатели. Пробные площади закладывались в различных частях откосов нарушенных земель (верхняя, средняя, нижняя и по дну), склонов (северная, южная, восточная и западная экспозиции), лесорастительных зонах и т. д. Их количество зависело от решения тех или иных задач. В дальнейшем определялась средняя модель растения, с помощью которой устанавливались ход роста в высоту и по диаметру, характер распространения корневых систем и другие показатели по методике, принятой в лесной таксации. Все показатели обрабатывались методом вариационной статистики. При этом определялись средние показатели, их ошибка, точность и достоверность опыта. Оценка различия среднеквадратических отклонений рассчитывалась по критерию Фишера [3].
Социально-экологическая, мелиоративная, экономическая и другие роли насаждений устанавливались путем закладки временных пробных площадей, анализа предыдущих, идентичных опытов, и литературных источников.
На техногенных землях кустарники в пределах небольшой территории, но с неодинаковой конфигурацией, встречают различный комплекс факторов. Каждый из них в отдельности или в сочетании с другими специфически воздействуют на рас-
тения. Известно, что естественное распространение, рост и развитие кустарников в таких условиях зависят от многих факторов: климатических, рельефа и расположения, состава и свойств горных пород, гидрологического режима, возраста отвалов или выработок, размеров и конфигураций участков, поясной высотности над уровнем моря, а также от наличия травянистой, кустарниковой и древесной растительности на прилегающей к объектам территории [2, 4].
Как правило, в первую очередь на нарушенных землях КБР поселяются кустарниковые виды древесной флоры, которые являются важными индикаторами условий произрастания, отвечающим тем или иным биологическим свойствам растений.
Путем обследования и определения процессов естественного зарастания выявлены 8 видов кустарников, произрастающих на контрольных участках нарушенных земель КБР (табл. 1).
Анализ данных свидетельствует о том, что в разных частях откосов карьеров кустарники поселяются по-разному. Так, возраст барбариса обыкновенного на месторождении по добыче гипса указывает на то, что он вначале поселяется в средней части, где его возраст равен 11 лет. И только потом, через 1 год, он растет вверху и через 4 года - внизу откоса карьера. Также с середины откоса происходит распространение кизила и шиповника на карьере вулканического туфа и облепихи крушиновой - на песчано-гравийной смеси. Однако, в основном, текущий и среднегодовой прирост этих растений выше в ниж-
них частях склонов карьеров в 1,05-1,1 раз, ных условиях произрастания нижних час-
что свидетельствует о более благоприят- тей карьерных откосов.
Таблица 1
Характеристика кустарников на различных частях откосов нарушенных земель КБР
Порода Месторождение Часть откоса Показатели
А, лет кол-во шт./га высота, м диаметр, см текущ. прирост, см
Барбарис обыкновенный Гипс Верхняя Средняя Нижняя 10 11 7 150 170 100 1,0 ± 0,04 1,3 ± 0.06 0,8 ± 0,04 3.2 ± 0,14 3,4 ± 0,16 2.3 ± 0,10 27,8 28,0 23,3
Ива остролистная Песок Средняя Нижняя 5 9 270 390 1,9 ± 0,06 3,4 ± 0,14 2,9 ± 0,14 4,7 ± 0,20 39.7 51.8
Ива трехты-чинковая Песок Верхняя Средняя Нижняя Дно 25 7 9 7 410 310 480 490 5.6 ± 0,27 1,9 ± 0,08 3,0 ± 0,13 2.7 ± 0,13 12,0 ± 0,44 3,4 ± 0,17 4,2 ± 016 3,9± 0,16 46,8 39.4 47.5 60,4
Кизил головчатый Бентонитовая глина Средняя Нижняя 16 16 160 260 3,4 ± 0,15 3,8± 0,16 13,8 ± 0,47 14,8 ± 0,48 30,2 32,8
Вулканический туф Верхняя Средняя Нижняя 11 14 9 120 180 150 2,8 ± 0,11 3,7± 0,17 2,6 ± 0,11 9,8 ± 0,32 12,3 ± 0,43 8,1 ± 0,30 28,4 28.4 26.5
Облепиха крушиновая Песок Верхняя Средняя Нижняя 6 9 13 310 400 410 1,3 ± 0,06 2,3 ± 0,08 3,2 ± 0,14 3,9± 0,16 6,2 ± 0,27 8,6 ± 0,31 28,4 32,3 38,2
Песчано-гравийная смесь Верхняя Средняя Нижняя 11 14 13 350 390 440 3,8± 0,15 5,2 ± 0,22 5,2 ± 0,24 7,7 ± 0,29 8,9 ± 0,32 9,7 ± 0,33 35.3 37,8 40.4
Бентонитовая глина Нижняя 18 370 4,6 ± 0,17 18,7 ± 0,48 28,5
Терн Вулканический туф Верхняя Средняя Нижняя 7 10 12 180 310 390 1,3 ± 0,07 1,9 ± 0,09 2,1 ± 0,07 2,5 ± 0,09 4,4 ± 0,24 4,7 ± 0,28 19,7 20,4 19,9
Шиповник Глина Верхняя Средняя Нижняя 9 6 8 340 280 510 1,3 ± 0,08 1,0 ± 0,05 1,5 ± 0,07 3,2 ± 0,12 2,5 ± 0,12 3,1 ± 0,13 29,8 26,5 33,8
Вулканический туф Верхняя Средняя Нижняя 8 9 8 330 200 270 0,8 ± 0,03 1,3 ± 0,05 1,2 ± 0,06 1,6 ± 0,08 2,1 ± 0,08 1,6 ± 0,06 30,1 32,7 32,7
Вулканический пепел Средняя Нижняя 10 12 180 200 2,0 ± 0,06 2,2 ± 0,08 2,6 ± 0,10 3,8 ± 0,14 31,2 31,7
Ивы - остролистная, трехтычинковая откосы карьеров по добыче строительных
и мирикария лисохвостниковая заселяют песков. Среди них наилучший рост, разви-
тие и распространение наблюдается у ивы трехтычинковой. У нее самый большой возраст и она растет на всех частях карьера. Поселение ивы трехтычинковой начинается с верхней части склона, где ее возраст в 2,8-3,6 раз выше в сравнении с другими частями откоса. Количество растений больше в 1,2-1,6 раз в нижней части карьера и на дне.
Впервые кизил поселяется в нижних частях откосов, а через 2-4 года в средних. Его количество и биометрические показатели также выше в нижних частях откосов, а в верхних он практически не растет.
Облепиха крушиновая является одной из самых распространенных пород, произрастающих на нарушенных землях Кабардино-Балкарии. На месторождениях из песчано-гравийной смеси она появляется на всех частях откосов через 1-3 года, а из строительных песков - вначале селится внизу карьера, а потом спустя 5-7 лет - в средней и верхней частях склона.
Показатели высоты, диаметра и прироста здесь также в 1,2-2,5 раз больше в нижней части откоса. В карьере по добыче бентонитовых глин облепиха растет только внизу склона.
Шиповник растет на карьерах по добыче кирпичных суглинков, вулканических туфа и пепла. На этих участках во всех частях откосов он появляется почти одновременно, с разницей в 1-3 года. Количество его на месторождении вулканического туфа выше в верхней части откоса в 1,2-1,7 раз, а в карьере кирпичных суглинков и вулканического пепла, наоборот, в нижних частях его больше в 1,1-8 раз, чем в средине и наверху. В карьере вулка-
нического туфа биометрические показатели шиповника больше в средней части откоса в 1,1-1,6 раз, что объясняется разработкой месторождения по дну карьера. Вполне закономерно, что в карьерах кирпичных глин и вулканического пепла шиповник в основном имеет все показатели в 1,1-1,5 раз, чем в нижней части склона.
Терн из выбранных ключевых участков растет только в карьере вулканического туфа. В данных условиях он впервые появляется в нижней части склона, через 2 года - в средней и через 5 лет - в верхней. Все его показатели в 2,2 раза больше в нижней части откоса. По сравнению со средним и верхним расположением эта разница доходит до 2,2 раз.
На всех месторождениях в большинстве случаев лучшие показатели кустарников отмечены в нижних частях склонов карьеров. Шиповник и облепиха крушиновая заселяются во всех частях откосов почти одновременно, но все-таки вначале они появляются в нижней или средней частях, а потом - верхней. По нашим наблюдениям наглядно видно, что нижние участки карьерных откосов имеют более благоприятные условия для роста и развития растительности ввиду их лучшей увлажненности и меньшей солнечной радиации по сравнению с другими частями карьеров.
Обследование состояния растительности по сторонам света и тщательный анализ показателей кустарников позволяют заключить, что в основном лучшими условиями местопроизрастания являются склоны восточной и северной экспозиций, где они на 5,5-162,2 % выше, чем на западной и южной. А западный склон обла-
дает более привлекательными условиями для роста растений по сравнению с южным
(табл. 2) [1, 2].
Характеристика кустарниковых растений на
Таблица 2
различных экспозициях нарушенных земель КБР
П о к а з а т е л и
Порода Месторождение Экспозиция А, лет кол-во шт./га высота, м диаметр, см текущ. прирост, см
С 12 200 1,6 ± 0,05 3,4 ± 0,12 28,5
Барбарис обык- Гипс Ю 7 80 0,6 ± 0,02 2,2 ± 0,11 22,1
новенный В 10 180 1,1 ± 0,04 3,0 ± 0,11 28,5
З 7 80 0,8 ± 0,04 2,3 ± 0,10 23,0
Ива остролистная Песок С В З 5 4 7 400 280 230 2,2 ± 0,10 1,9 ± 0,07 2,8 ± 0,12 3.2 ± 0,12 2.3 ± 0,11 3,3 ± 0,12 61,8 50,7 41,3
С 6 510 1,8 ± 0,08 2,2 ± 0,10 54,7
Ива Песок Ю 9 230 2,5 ± 0,11 3,9 ± 0,16 39,6
трехтычинковая В 25 360 6,1 ± 0,31 12,0 ± 0,54 46,8
З 10 280 3,0 ± 0,11 4,7 ± 0,14 43,7
Кизил Бентонитовая глина В 16 210 3,6 ± 0,14 14,6 ± 0,56 31,8
головчатый Вулканический туф В 12 145 2,9 ± 0,11 12,0 ± 0,52 27,9
Мирикария ли- Песок Ю 12 290 1,4 ± 0,06 2,3 ± 0,09 29,9
сохвостник. З 13 550 1,7 ± 0,05 2,8 ± 0,12 29,5
С 6 300 1,8 ± 0,08 4,5 ± 0,16 37,4
Песок Ю 11 410 2,6 ± 0,10 7,4 ± 0,30 28,3
В 13 440 3,4 ± 0,15 9,4 ± 0,41 38,0
З 7 260 1,4 ± 0,05 3,7 ± 0,15 28,1
Облепиха Песчано-гравийная смесь С 13 320 5,3 ± 0,14 9,0 ± 0,14 40,5
крушиновая Ю В З 11 14 12 380 510 340 4,2 ± 0,13 5,4 ± 0,16 4,0 ± 0,12 8,0 ± 0,25 9,6 ± 0,32 8,8 ± 0,28 29,0 37,2 36,2
Бентонитовая глина З 18 370 4,6 ± 0,14 18,7 ± 0,59 28,5
Терн Вулканический туф С Ю В 10 7 13 340 170 400 1,9 ± 0,08 1,3 ± 0,05 2,1 ± 0,08 4.4 ± 0,14 2.5 ± 0,10 4,8 ± 0,14 20,5 18,8 19,2
С 10 520 1,5 ± 0,07 3,0 ± 0,12 33,3
Глина Ю 5 180 0,9 ± 0,04 2,4 ± 0,10 26,9
В 10 460 1,6 ± 0,07 3,5 ± 0,15 33,3
Шиповник З 7 220 1,3 ± 0,05 2,8 ± 0,11 30,5
Вулканический С 10 270 1,8 ± 0,09 2,6 ± 0,10 33,7
туф Ю 7 510 0,8 ± 0,04 1,4 ± 0,07 17,8
Вулканический С 13 205 2,3 ± 0,09 4,0 ± 0,13 32,4
пепел В 10 190 2,0 ± 0,07 2,6 ± 0,11 25,5
Барбарис обыкновенный на месторождении гипса заселяет вначале северный откос, через 2 года - восточный и через 5 лет он селится на юге и западе. Его количество и биометрические показатели выше на северной экспозиции. Ива остролистная на месторождении по добыче песка вначале селится на западной экспозиции и спустя 2-3 года она начинает расти на северном и восточном склонах, но количество растений больше в 1,7 раза на северном по сравнению с западным откосом.
Возраст ивы трехтычинковой в песчаном карьере на восточном склоне равен 25 лет, что больше прочих склонов на 1519 лет. В данных условиях все биометрические показатели растений выше в 2-3 раза по отношению к другим экспозициям. Однако, большее количество экземпляров и их лучший рост характерен склонам северной экспозиции.
Облепиха крушиновая в песчаных карьерах лучшие показатели имеет на восточном склоне, а в карьере песчано-гравийной смеси - на северной стороне.
По шиповнику различия между северным и восточным склонами незначительны. Однако шиповник в карьере вулканического туфа растет только на склонах северной и южной экспозиций. Здесь сказывается примыкание к карьеру лесного массива.
Мирикария лисохвостниковая занимает южный и западный склоны песчаного карьера, что подтверждает ее биологические особенности. Данный вид растения является представителем степной и полупустынной флоры, поэтому ей характерны более теплые экспозиции.
В целом можно отметить, что показатели состояния растений на разных экспозициях откосов имеют на каждом месторождении свои особенности, которые зависят от многих факторов. Если месторождение представлено участком, открытым со всех сторон, и на него не оказывают влияние лес, реки, горные условия и т. д., где создается свой микроклимат и условия местопроизрастания, предпочтение имеют северная и восточная экспозиции.
В виду многообразных факторов, влияющих на распространение и развитие растительности в техногенных ландшафтах Кабардино-Балкарии, при биологической рекультивации необходимо учитывать особенности каждого отдельно взятого месторождения, его частей и элементов, расположения в конкретном регионе и окружающей среды.
Проведение биологической рекультивации диктуется не только целесообразностью восстановления нарушенных земель и возвращения их сельскохозяйственному и лесному производствам, возмещения ущерба от совершенного нарушения, но и необходимостью проведения мероприятий по поддержанию установившегося в природе экологического равновесия за счет увеличения площадей земель с древесно-кустарниковой и травянистой растительностью. Важное значение в выполнении этих задач имеет введение кустарниковых пород во вновь создаваемые защитные лесные насаждения с целью снижения водной и ветровой эрозии почв. Такие посадки снизят негативные явления нарушенных земель в более короткий срок и решат задачу скорейшего их восстанов-
ления.
Библиографический список
1. Алиев И.Н., Панков Я. В. Естественная растительность на техногенных землях в Кабардино-Балкарской республике. - М.: ФЛИНТА. Наука, 2011. 110 с.
2. Алиев И.Н., Панков Я.В. Естественное восстановление суглинистых карьеров в Кабардино-Балкарии // Лесное хозяйство, 2011. № 2. С. 21-23.
3. Доспехов Б.А. Планирование полевого опыта и статистическая обработка его данных. - М.: 1972. 207 с.
4. Панков Я.В. Лесная рекультивация техногенных земель // Горный журнал, 1999. № 3. С. 70-73.
5. Сводный отчет о рекультивации земель, снятии и использовании плодородного слоя почвы в КБР за 2010 г. // Государственный земельный комитет РФ КБР. Нальчик, 2011. 2 с.
УДК 630:181.65
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ РОСТА НАСАЖДЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ УХОДА
ЗА ЛЕСОМ В. В. Малышев, Ю. В. Мурзинов
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» v_malyshev79@mail.ги, [email protected]
Процесс роста деревьев очень сложен. Непосредственное влияние на насаждение в целом оказывают климатические условия, колебания которых наблюдаются не только по сезонам, но и в отдельные годы. Вследствие экстремальных погодных условий возникают дополнительные проблемы, которые усложняют получение адекватных математических моделей хода роста насаждений в процессе лесовыращи-вания. Если отображать годичное изменение параметров роста насаждений, то график функции будет иметь вид не плавной кривой, а ломаной линии. Поэтому получаемые математические модели представляют собой некоторые аппроксимирующие кривые, построенные на усреднении данных. Математические модели, отобра-
жающие динамику роста насаждений, представляют собой зависимости таксационных параметров (высоты, запаса, прироста и других) от времени.
Показатель средней высоты в насаждении характеризует лесорастительные условия. Исследованиям динамики роста древостоев в высоту уделяется большое внимание, прежде всего, при решении вопросов построения динамической шкалы классов бонитета, способной адекватно отображать условия произрастания насаждения на всем протяжении лесовыращива-ния.
Для выравнивания высот и отображения их динамики используются функции, приведенные в табл. 1 [1]. Эти модели имеют ряд недостатков, что ограничивает
