CC BY
59
Природопользование
DOI: 10.12737/3073 УДК 634.0.912
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ КАБАРДИНО-БАЛКАРСКОЙ
РЕСПУБЛИКИ
заведующий отделом технологий горного и предгорного садоводства, доктор
сельскохозяйственных наук, доцент И. Н. Алиев1
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, профессор кафедры лесных культур,
2
селекции и лесомелиорации Я. В. Панков
заведующий отделом информационно-консультационным обслуживанием, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник З. Х. Хамарова1 1 - ФГБНУ «Северо-Кавказский НИИ горного и предгорного садоводства»
2 - ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» [email protected], [email protected]
Природные ресурсы - важнейший компонент окружающей среды, необходимый для удовлетворения материальных потребностей человеческого общества. Главными видами природных ресурсов являются водные, земные и минеральные, а также солнечная энергия, растительный и животный мир. Полезные ископаемые (уголь, нефть, газ, железная руда, золото и многие другие) любой страны служат основой развития ее экономики. Их добыча, переработка и использование ведет к отчуждению ценных угодий, изменению и загрязнению ландшафта.
По данным ООН, только в результате горнодобывающей промышленности на нашей планете ежегодно извлекается свыше 100 млрд тонн природного сырья, а в конечный продукт его превращается около 10 %. Объем добычи полезных ископаемых в мире удваивается примерно через 15.. .18 лет, что приводит к образованию значительных площадей нарушенных территорий [8].
При этом происходит многостороннее негативное воздействие на окружающую
среду: деформация земной поверхности, изменение рельефа и образование техногенных ландшафтов, нарушение почвенного покрова, перераспределение гидрологического режима местности, загрязнение атмосферы, почвы и воды продуктами эрозии, снижение продуктивности прилегающих угодий, ухудшение санитарно-гигиенических условий окружающей среды и т.д., - отрицательно сказывающееся на здоровье и производительность труда людей.
Воздействие промышленности на природные ландшафты чрезвычайно велико и разнообразно. Изменение окружающей среды производством происходит со значительно большей скоростью, чем природные процессы восстановления их измененного равновесия. Как правило, негативное влияние нарушенных земель проявляется на территории в 10 раз превышающей их площадь. В силу этого особое внимание должно быть уделено рациональному использованию природных ресурсов и предотвращению загрязнения окружающей среды. В противном случае в результате техногенеза может произойти планетарное
Лесотехнический журнал 2/2014
7
Природопользование
нарушение подвижного равновесия в геосфере, а охрана окружающей среды -глобальная проблема, не знающая границ. Это указывает на возрастание актуальности рекультивации нарушенных земель.
Для Кабардино-Балкарской республики (КБР), расположенной на Северном Кавказе и являющейся одним из основных районов расположения лечебных учреждений и здравниц, высокогорного туризма и альпинизма России, данная проблема является весьма актуальной и острой. Известно, что горные ландшафты очень ранимы и требуют постоянного внимания по их защите. Именно поэтому возникла потребность в проведении поставленных исследований и освещении этой проблемы.
Объектами исследований являлись нарушенные земли КБР, образованные в результате открытой добычи различных природных ресурсов, на которых естественным путем поселились и произрастают деревья и кустарники.
На территории республики разведаны и используются 53 различных месторождений, представленных 12 видами природного сырья. Из них 22 месторождения или 41,5 % приходятся на добычу песчаногравийной смеси, 8 (15,1) - суглинка, 7 (13,2) - пемзы и пепла вулканических, 5 (9,4) - туфа, по 2 (15,1) - гранита, глины, известняка и мела, по 1 (5,7) - песка, гипса и бентонита. Все они расположены по всему региону (рис. 1).
Общая площадь техногенных земель к 2011 году составила около 1040 га или около 0,08 % от общей площади республики. За период с 2001 по 2011 годы было нарушено 95,5 га, а рекультивировано 67,7
га. Остальная часть площади была оставлена под естественное зарастание [2, 5, 9]. Все это свидетельствует о том, что к настоящему времени созрела острая необходимость в разработке эффективных приемов и способов восстановления нарушенных земель в регионе с целью улучшения экологической обстановки не только данных участков, но и прилегающих территорий, всей республики в целом.
Опытные участки закладывались с таким расчетом, чтобы охватить всю территорию региона и ее природное разнообразие. Они представлены различными условиями: по природным зонам - степной, предгорной, низкогорной и горностепной; по типу местности - равниной, предгорьем и горами; по типу климата -континентальном и умеренно-континентальном; по высоте над уровнем моря - от 150...200 до 1100...1300 м; по норме осадков - от 300.350 до 600.700 мм/год; по коэффициенту увлажнения - от 0,6 до
1,4 и по среднегодовой изотерме воздуха -от + 3 до + 12 оС.
При определении состояния и роста древесных пород и кустарников на эталонных участках закладывались пробные площади размером (20 х 25; 25 х 40 или 50 х 100 м), обеспечивающим учет не менее 200 экземпляров растений.
Методом сплошного перечета и обмера растений на пробной площади устанавливались их вид, количество, состояние (отличные, хорошие, здоровые, неудовлетворительные и погибшие), высота, диаметр на высоте 1,3 и у шейки корня, размер кроны и другие показатели.
Диаметр штамба растений определял-
8
Лесотехнический журнал 2/2014
Природопользование
- туф вулканический,
- пепел вулканический,
- глина бентонитовая.
Рис. 1. Объекты исследований по видам добываемого сырья
ся штангенциркулем или мерной вилкой с точностью 0,2 или 1 см, высота измерялась мерной рейкой или высотомером с точностью до 5 или 10 см. Все эти данные заносились в полевые журналы, которые в последующем обрабатывались методом вариационной статистики с применением современных компьютерных программ. При этом определялись средние показатели, их ошибки, точность и достоверность опыта.
Пробные площади закладывались в различных частях откосов техногенных земель (верхняя, средняя, нижняя и по дну) и экспозиций (северная, южная, восточная
и западная), вскрышных горных пород и их технических смесей, по высоте над уровнем моря, лесорастительных зон и т.д. Их количество зависело от решения тех или иных задач.
Республика имеет сложный и разнообразный рельеф, что приводит к большой пестроте ландшафтов. В Кабардино-Балкарии присутствуют природные комплексы, представленные равнинными, предгорными и горными ландшафтами. Поэтому здесь очень сильно выражена вертикальная зональность: восточная часть равнины находится на высоте 170...200 м
Лесотехнический журнал 2/2014
9
Природопользование
над уровнем моря, а гора Эльбрус (самая высокая гора в Европе) имеет отметку -5642 м. Следовательно, такая значительная разница высотной зональности имеет существенное влияние на изменение лесорастительных условий, столь необходимых для жизни растений.
Поселяющиеся естественным путем травы, кустарники и древесные породы являются важными индикаторами условий произрастания, отвечающим тем или иным биологическим свойствам растений. Распространение их зависит от определенных экологических факторов [4, 6, 8].
Схема формирования растительных сообществ на нарушенных землях КБР разработана с учетом видов добываемого сырья и времени существования нарушенных участков (рис. 2).
Так, на месторождениях из песка и песчано-гравийной смеси в первые 5 лет растительность отсутствует. И только после этого времени появляются травы и, параллельно с ними, начинают формироваться отдельные группы из древесных растений, где доминирующими видами являются тополя (белый и бальзамический, ива трехтычинковая и облепиха крушиновая).
На других месторождениях зарастание травами происходит сразу по окончании их разработки. Через 8.. .10 лет появляются древесные растения, в основном дикоплодовые - облепиха крушиновая, мушмула германская, шиповник, алыча и груша кавказская.
Естественное формирование фитоценозов на нарушенных землях идет под прямым воздействием зонально-климатических условий, косвенно они проявляют-
ся через влияние зональной растительности, как источника заноса семян. Такая закономерность проявляется на участках из туфа и пепла вулканических, которые примыкают к лесной территории. Здесь наряду с травами одним из первых начинает расти граб обыкновенный, семена которого заносятся из леса.
Фитоценозы техногенных ландшафтов, формирующихся в процессе самозарастания, - результат сложного взаимодействия зонально-климатических и конкретных экологических условий: чем они благоприятнее, тем ближе к зональному типу.
Путем обследования и определения процесса естественного зарастания установлены 33 вида древесных пород и кустарников, произрастающих на ключевых участках нарушенных земель КБР. Лучшие биометрические показатели отмечены у березы повислой, вяза приземистого, клена ясенелистного, облепихи крушиновой, шиповника, ив (остролистной и трехтычинковой) и терна. Эти породы относительно хорошо переносят недостаток влаги, морозоустойчивы и нетребовательны к почвенному плодородию. Поэтому именно им характерна самая высокая оценка пригодности для биологической рекультивации техногенных ландшафтов КБР. При достаточном увлажнении к ним можно отнести алычу, иву козью, калину обыкновенную и тополь бальзамический.
Природное восстановление техногенных ландшафтов происходит стихийно и часто в не желаемом для общества направлении. Поэтому необходимо вмешательство человеческого фактора, специалистов различного профиля, прежде всего в сфере ох-
10
Лесотехнический журнал 2/2014
Природопользование
Вид сырья Возраст участков, лет
1-5 6-10 11-20 21-30 31-40 и старше
Песок Растительность отсутствует Разнотравно-злаковые группировки
Единичные экземпляры ивы трехтычинковой, облепихи крушиновой и тополя
Вяз шершавый, осина
Вяз приземистый, ива остролистная
Песчано- гравийная смесь Растительность отсутствует Разнотравно-злаковые группировки
Тополь бальзамический, облепиха крушиновая
Тополь белый, осина, алыча
Глина Разнотравно-злаковый, Полынный фитоценоз Дикоплодовые породы (алыча, шиповник, облепиха)
Робиния, груша кавказская
Туф вулканический Разнотравно-злаковые растительные группировки
Г раб обыкновенный
Мушмула германская, ольха черная, груша кавказская
Лещина обыкновенная, ива козья, шиповник
Пепел вулканический Мать-и-мачеха, хвощ луговой
Граб обыкновенный
Ольха черная, груша кавказская
Дикоплодовые породы, осина
Глина бентонитовая Разнотравные растительные группировки
Г раб обыкновенный, груша кавказская
Ольха черная, ясень обыкновенный, дикоплодовые породы
Рис. 2. Схема естественного формирования растительности на нарушенных землях КБР
раны природы, с целью решения проблем оптимизации восстановления, повышения продуктивности и ценности нарушенных земель, а также улучшения условий окружающей среды.
Задачи биологической рекультивации техногенных ландшафтов, в основном, включают решение таких проблем, как рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды, санитарно-гигиенических и др. Это вызва-
но необходимостью воспроизводства многих природных ресурсов, утраченных в процессе добычи полезных ископаемых. Сложность рекультивации заключается в том, что приходится преодолевать неблагоприятные свойства многих факторов, в том числе наличие неплодородных и токсичных вскрышных пород. Кроме того, более сложного решения требует создание оптимальных форм рельефа и регулирования водного режима.
Лесотехнический журнал 2/2014
11
Природопользование
Применение различных мелиоративных способов, которые ранее широко апробированы [2, 7, 8], с целью улучшения лесорастительных свойств нарушенных земель позволит резко расширить ассортимент древесных пород и кустарников в Кабардино-Балкарии. К ним относятся следующие мероприятия:
- укладка на песчано-гравийные отвалы непроницаемого суглинистого горизонта и сверху смеси пород с потенциальным плодородием в оптимальном соотношении;
- нанесение на поверхность глинистых и известковых отвалов слоя песка, суглинка или гумусовой почвы мощностью до 15.. .60 см с последующим формированием грунтосмесей;
- применение глубокой посадки и предварительного закрепления многолетними травами;
- использование минеральных и органических удобрений.
Выращивание защитных лесных насаждений в пределах каждого конкретного карьера или отвала должно сопровождаться общей организацией территории. Это позволит применять при лесовыращивании серийно выпускаемые машины и орудия, повышать качество лесокультурных работ и уровень агротехники, улучшить использование рекультивируемых площадей.
С учетом имеющегося опыта биологической рекультивации нарушенных земель в России и разнообразия техногенных ландшафтов Кабардино-Балкарской республики, подлежащих рекультивации, составлена обобщенная схема рекультивационных мероприятий (рис. 3). Она свиде-
тельствует о том, что на благоприятных элементах нарушенных земель упрощаются мероприятия технического этапа, которые сводятся к полной или частичной планировке поверхности отвалов. Создание продуктивных лесных угодий возможно и без улучшения свойств субстрата.
Нанесение потенциально плодородных пород дает возможность создать продуктивные сельхозугодия. При целевой разработке соответствующих рекомендаций нарушенные земли могут быть использованы для создания садов и огородов.
Таким образом, рекультивация нарушенных земель в Кабардино-Балкарии преследует основную цель: по возможности нейтрализовать отрицательное влияние техногенных земель на окружающую среду, в первую очередь на граничащие с ними фитоценозы. Основной задачей при этом является подбор ассортимента видов, пригодных для данных конкретных условий. Наиболее пригодными для этих целей оказались многолетние травы, а подробное изучение процесса естественного зарастания дает возможность обоснованно подходить к выбору ассортимента древесных растений (табл.).
В связи с большим разнообразием лесорастительных условий техногенных ландшафтов КБР при лесоразведении на них могут быть использованы разные древесные породы и кустарники. Однако будущий состав насаждений обычно ограничивается их целевым назначением, ценностью отдельных видов, климатическими условиями местности, плодородием вскрышных пород и т. д. [2, 7].
В рассматриваемых условиях на всех горных породах лучшие результаты по
12
Лесотехнический журнал 2/2014
Природопользование
Рис. 3. Основные направления биологической рекультивации нарушенных земель КБР
росту и развитию имеют тополя (бальзамический и белый), осина, вяз приземистый, облепиха крушиновая, шиповник, ивы (козья и остролистная), свидина и терн. В более влажных и затененных местах неплохо растут и развиваются - ольха черная, ольха серая, ива трехтычинковая, лещина обыкновенная и другие.
В соответствии с ранее разработанными рекомендациями [1, 8, 10] обработка почвы на поверхности отвалов и откосов крутизной до 120 особых трудностей не вызывает. Для песчаных и известковых субстратов она может быть сплошной, полосной или бороздами. Отвалы, сформированные из суглинистых и вулканических материалов рыхлого сложения и не заросшие естественной травянистой растительностью, могут быть назначены под выращивание лесных культур на площадях без
предварительной подготовки площади.
Для создания устойчивых лесных насаждений необходимо использовать местные породы деревьев и кустарников. Выбор главной породы в этих условиях зависит от целевого назначения - борьбы с ветровой и водной эрозией, эстетического и санитарногигиенического улучшения окружающей среды и повышения продуктивности будущего насаждения. Для этих целей предпочтение следует отдавать быстрорастущим и корнеотпрысковым породам, смешанным насаждениям. В схемах смешения должны присутствовать сопутствующие породы и кустарники. Однако на песках и токсичных грунтосмесях иногда необходимо выращивать чистые культуры только из кустарников. При создании лесных культур оптимальная ширина междурядий рекомендуется 2,5...3,0, а расстояние между посадочными
Лесотехнический журнал 2/2014
13
Природопользование
Таблица
Ассортимент растений, рекомендуемый для техногенных ландшафтов КБР
№ п/п Вид растений З О Н Ы
Степная Предгорная Г орно-степная
В и д ы п р и р о д н о г о с ы р ь я
пес. гр смесь глины пес. гр смесь . суглинки известь вулк. пепел вулк. туф пес. гр смесь известь пепел, пемза техн. отходы
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 Абрикос обыкновенный ArmemacH vulgaris Lam. + - х + - + + + - + -
2 Робиния лжеакация Robinia pseudoacacia L. х + х х - + + + - + -
3 Алыча Prunus divaricata Ldb. + + х х + х х + + + -
4 Береза повислая Betula pendula Roth. + + + + - - - + - + -
5 Боярышник однопестичный Crataegus monogyna Jacq. + + + + - х х + - х -
6 Вяз шершавый Ulmus scabra Mill. + + х х + + + х + + -
7 Вяз приземистый Ulmus pumila L. х х х х х х х + + + +
8 Г ледичия трехколюч' ковая Gleditschia triacantos L. х х х х + + + + + + -
9 Граб обыкновенный Carpinus betulus L. - - - + - + + - - - -
10 Груша кавказская Pyrus caucasica Fed. + + + х - + + - - - -
11 Дуб черешчатый Quercus robur L. - + - + - + + - - - -
12 Ива козья Salix caprea L. х х х х + х х х + + +
13 Ива остролистная Salix acutifolia Willd. х х х х + х + х + х х
14 Ива трехтычинковая Salix triandra L. + + х х + х + х + + +
15 Калина обыкновенная Viburnum opulus L. + - + + + + - - + -
16 Кизил Cornus mas L. - + - + + + + - - + -
14
Лесотехнический журнал 2/2014
Природопользование
Окончание таблицы
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
17 Клен ясенелистный Acer negundo L. х х х х + х х х + х +
18 Лещина обыкновенная Corylus avellana L. - - + + - х х - - х -
19 Мирикария лисохвостник. Myricaria alopecuroides S. х - х - - - - х - - +
20 Мушмула германская Mespilus germanica L. - + - + - х х - + х -
21 Облепиха крушиновая Hippophae rhamnoides L. х х х х + х х х + х х
22 Ольха серая Alnus incana L. - + - + - х х - + + -
23 Ольха черная Alnus glutinosa (L.) Gaertn. - + - + - х х - + + -
24 Орех грецкий Juglans regia L. - + - + + + + - + + -
25 Осина Populus tremula L. + х + х + х х + + + -
26 Свидина Cornus sanguinea L. х + + + + х х + + + -
27 Терн Prunus spinosa L. х х х х + х х х + х +
28 Тополь бальзамический Populus balsamifera L. х + х + + х х + + + -
29 Тополь белый Populus alba L. х + х + + х х + + + -
30 Шелковица черная Morus nigra L. х + х + - х х х - + -
31 Шиповник Rosa canina L. х + х х + х х + + + +
32 Яблоня лесная Malus silvestris L. - + + + + + + - - - -
33 Ясень обыкновенный Fraxinus exselsior L. + + + х - + + + - - -
Примечание: х - для широкого использования; + - - не рекомендуется.
местами - 0,7...1,5 м. При создании насаждений из облепихи крушиновой возможно размещение посадочных мест 5 х 4 м, в дальнейшем происходит успешное зарастание участков за счет корневых отпрысков.
При выращивании насаждений различного назначения в культуры желательно вводить почвоулучшающие породы,
- для ограниченного использования и
особенно азотфиксирующие: облепиху,
ольху серую и черную. Смешение главных, сопутствующих и почвоулучшающих пород осуществляется с учетом всех факторов возможного их взаимовлияния.
На нарушенных землях необходимо естественные лесные насаждения не подвергать сильному антропогенному давле-
15
Лесотехнический журнал 2/2014
Природопользование
нию и не допускать в них незаконные рубки, а осуществлять постоянный мониторинг за их состоянием и в отдельных случаях рекомендуется проводить реконструкцию.
Она осуществляется как с изменением, так и без изменения площади и границ существующих естественных насаждений. С этой целью следует проводить дополнение плодоносящих особей растений, прививку культурных сортов, посадку корнеотпрысковых видов, в некоторых случаях осуществлять прореживание и обрезку кроны. Данные мероприятия будут способствовать полному прекращению ветровой и водной эрозии, повышению санитарногигиенических и эстетических функций, продуктивности насаждений. В таком случае реконструкцию естественных насаждений следует рассматривать как повторное вовлечение нарушенных участков в интенсивное хозяйственное использование.
Ведение хозяйства в условиях нарушенных земель Кабардино-Балкарии, в основном, сводится к восстановлению и сохранению естественного ландшафта путем проведения лесохозяйственных и лесокультурных мероприятий.
На основании практического опыта и научного обобщения предложены следующие мероприятия по восстановлению техногенных ландшафтов Кабардино-Балкарии:
1. До начала освоения месторождений следует разработать экологически и экономически обоснованный проект вовлечения нарушенных земель в народное хозяйство. При этом необходимо обязательно учитывать существующий опыт
биологической рекультивации, сложные природные условия региона и индивидуальность каждого объекта;
2. Горные предприятия по завершении эксплуатации месторождения и его отдельных частей должны обязательно проводить горнотехнический этап рекультивации с целью возможности последующего осуществления биологического освоения участка;
3. Пригодные для растений почвогрунты следует использовать при сельскохозяйственной или лесной рекультивации, малопригодные - под лесонасаждения после глинования или пескования, а непригодные необходимо укладывать в основание отвалов, так как при нахождении их на дневной поверхности они нуждаются в коренной и длительной мелиорации;
4. При лесной рекультивации техногенных земель следует учитывать потенциальную способность их естественного зарастания древесными породами и кустарниками;
5. Формировать смешанные насаждения с вводом в их состав до 40.. .50 % плодово-ягодных культур;
6. В естественно появившихся насаждениях следует осуществлять их реконструкцию и проводить лесоводственные мероприятия.
Библиографический список
1. Алиев, И. Н. Эколого-биологическая рекультивация техногенных ландшафтов Центральной части Северного Кавказа [Текст] : учебно-методические рекомендации / И. Н. Алиев, В. Н. Бербеков,
16
Лесотехнический журнал 2/2014
Природопользование
Ж. Х. Бакуев, З. Х. Хамарова. - Нальчик : СКНИИГиПС, 2007. - 46 с.
2. Алиев, И. Н. Естественная растительность на техногенных землях в Кабардино-Балкарской республике [Текст] : монография / И. Н. Алиев, Я. В. Панков. - М.
: ФЛИНТА. Наука, 2011. - 110 с.
3. Алиев, И. Н. Естественное восстановление суглинистых карьеров в Кабардино-Балкарии [Текст] / И. Н. Алиев, Я. В. Панков // Лесное хозяйство, 2011. -№ 2. - С. 20-22.
4. Алиев, И. Н. Древесные растения на песчано-гравийных отвалах Центральной части Северного Кавказа [Текст] / И. Н. Алиев, З. Х. Хамарова // Горный журнал, 2008. - № 4. - С. 102-105.
5. Минерально-сырьевая база строительной индустрии Российской Федерации [Текст]. - Республика Кабардино-Балкария, 2004. - Т. 44. - 24 с.
6. Панков, Я. В. Защитные лесонасаждения на техногенно нарушенных землях [Текст] / Я. В. Панков // Агролесомелиора-
ция. - Волгоград : ВНИАЛМИ, 2006. -С. 502-517.
7. Панков, Я. В. Инженерно-биологические работы на техногенных ландшафтах [Текст] : учебное пособие / Я. В. Панков // Инженерная биология с элементами ландшафтного планирования. - Майкоп -М. : Т-во научн. изданий КМК, 2006. -С. 113-130.
8. Панков, Я. В. Рекультивация ландшафтов [Текст] : учебник с грифом УМО / Я. В. Панков. - Воронеж, 2010. - 164 с.
9. Сводный отчет о рекультивации земель, снятии и использовании плодородного слоя почвы в КБР за 2011 год [Текст]. - Нальчик, 2012. - 4 с.
10. Трещевская, Э. И. Рекомендации по повышению плодородия песков и песчано-меловых смесей при лесной рекультивации отвалов Курской магнитной аномалии [Текст] / Э. И. Трещевская, Я. В. Панков, А. М. Бабец [и др.]. - Воронеж -Губкин, 2012. - 18 с.
DOI: 10.12737/4503 УДК 502.4(05)(470.343)
СОСТОЯНИЕ ПОПУЛЯЦИЙ ЛИПЫ (TILIA CORDATA MILL.) И ВЯЗА (ULMUS LAEVIS PALL.) В СТАРОВОЗРАСТНЫХ ПОЙМЕННЫХ ЛЕСАХ ЗАПОВЕДНИКА
«БОЛЬШАЯ КОКШАГА»
кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Т. Ю. Браславская ФГБУН Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН
Старовозрастные леса - важный объект в исследованиях лесных сукцессий. Их изучение дает информацию о результатах предшествующей долговременной дина-
мики и создает основу для прогноза динамики на период предстоящей смены поколений древостоя. Ключевой компонент лесных сообществ - популяции древесных
Лесотехнический журнал 2/2014
17
