ОПЫТ ВЫРАЩИВАНИЯ НАСАЖДЕНИЙ ИЗ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ КМА
Малинина Т.А.
мл. научн. сотрудник, канд.с/х наук
Дюков А.Н.
доцент, канд.с/х наук
Воронежская государственная лесотехническая академия
ОПЫТ ВЫРАЩИВАНИЯ НАСАЖДЕНИЙ ИЗ СОСНЫ ОБЫКНОВЕННОЙ ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ КМА
Аннотация
Цель исследований – осуществить оценку многолетнего опыта по созданию лесных насаждений из сосны обыкновенной на техногенных землях КМА на основании мониторинга состояния, роста и продуктивности сосновых древостоев в различных экологических условиях отвалов по сравнению с зональными почвами. Полученные результаты позволят создавать насаждения с учетом целевого назначения и прогнозировать их продуктивность и устойчивость.
Ключевые слова: сосновые насаждения, рекультивация, техногенные ландшафты, продуктивность – pine plantations, recultivation, technological landscapes, productivity.
Добыча железистых кварцитов открытым способом в районе Старооскольско – Губкинского месторождения Курской магнитной аномалии привела к образованию огромных площадей, занятых отвалами различного назначения и сложенных горными породами всевозможных комбинаций. Первопричиной образования таких отвалов было вызвано рядом причин. В первую очередь мощность надрудной толщи до 85 – 90 метров, что привело к образованию складов плодородного слоя, мело-мергельных и суглинистых отвалов, отвалов необогащенных кварцитов, гидроотвалов, хвостохранилищ и отвалов рыхлой вскрыши.
Все эти нагромождения занимают огромные площади и подвержены активному воздействию водной и ветровой эрозии, что приводит к недопустимому загрязнению окружающей среды. Низкие показатели плодородия горных пород, поднимаемых на дневную поверхность, требуют незамедлительного восстановления, то есть, биологической рекультивации техногенных ландшафтов и, в первую очередь, восстановления нарушенных земель с помощью лесных насаждений.
Объектами исследований были подобраны опытные культуры сосны обыкновенной в условиях гидроотвала Березовый лог и в зональных насаждениях Старооскольско-Губкинского железорудного месторождения КМА. Программа исследований соответствует решению поставленных задач и охватывает все стороны данной проблемы. Исследования в лесных культурах проводились на постоянных и временных площадях в течении 6 лет с использованием стандартных методик. Статистическая обработка данных выполнена на ЭВМ с использованием пакета стандартных программ с установлением средних величин, ошибок точности и достоверности опыта.
Уникальным объектом рекультивации техногенных земель лесными насаждениями считается гидроотвал Березовый лог, представляющий образец проведения горнотехнического и биологического этапов рекультивации. На промытый песчано-меловой субстрат нанесен растительный слой мощностью 30-40см. Наши исследования осуществлялись в наиболее характерных и значительных по площади сформировавшихся фитоценозах, имеющих возраст от 24 до 30 лет, где основное внимание уделялось чистым и смешанным насаждениям сосны обыкновенной. Культуры сосны создавались отдельными участками, начиная с 1976 года, площадью от 8 до 10 га ежегодно в течение десяти лет.
Главной лесообразующей породой была принята сосна обыкновенная. Лесные культуры высаживались порядно - три ряда главной породы из сосны обыкновенной и один ряд – кустарников: жимолость татарская, бузина красная, карагана древовидная (акация желтая), свидина, робиния (акация белая), смородина золотая. Культуры сосны обыкновенной создавались по свежеотсыпанным плодородным грунтам ручным способом под меч Колесова. Размещение посадочных мест было 2,5х0,5-0,7м. Осенью, в обязательном порядке, проводилось дополнение в зависимости от сохранности – от 15 до 20%. В течение вегетационного периода проводилось 3–4 ручных ухода в рядах с одновременным рыхлением почвы.
Первый год состояние сосны обыкновенной на всех пробных площадях оценивается как очень хорошее. Приживаемость одновозрастных насаждений на гидроотвале и в зональных условиях колеблется в пределах от 83,5 до 95,7%. Средний прирост за год составлял 5,04-7,81 см. К концу вегетационного периода средняя высота достигала от 7,35 до 13,5 см при среднем диаметре саженцев 0,25-0,34 см.
Адаптации саженцев за два года прошла нормально. В результате этого происходит улучшение роста посадок, стабилизируется укрепление корневой системы, улучшатся годовой прирост, как по высоте, так и по диаметру. Сохранность лесных культур снизилась по вариантам всего лишь на 5-7%. В то время как прирост по высоте достиг в среднем 8-10 см, а высота саженцев стала 15-20 см и вдвое увеличился диаметр. В последующие три года существенных изменений в состоянии и росте насаждений не произошло. В пятилетнем возрасте сохранность посадок находилась в пределах 58,6-87,6% с небольшим процентом понижения – на 5-6 %. Прирост культур составлял 16-32 см в год, а высота - в пределах 54-83 см при максимальном диаметре до 3 см.
К моменту смыкания показатели состояния и роста начали изменяться не в пользу насаждений гидроотвала. Если прирост 10-летних насаждений был одинаков и равен соответственно 42,7 см, то остальные результаты отличаются на целый порядок. Сохранность у 10-летних насаждений на гидроотвале Березовый лог колеблется в пределах 55,4-65,6%, то в зональных условиях 66,2-87,6%. Средняя высота на техногенных ландшафтах в этом возрасте достигает 258-367 см, а в условиях балки 377-393 см. Такие же различия отмечаются в показателях диаметра на высоте груди ( 1,3 м) соответственно – 2,34-2,88 см и 3,32-3,82 см.
Совсем другая картина наблюдается при обследовании лесных насаждений на обоих изучаемых объектах в 20-летнем возрасте. Сохранность сосняков в зональных условиях на 12,2% выше, чем на гидроотвале. Средний прирост лесных культур в высоту в естественных условиях колеблется в пределах 45,1-52,4 см, а на гидроотвале - от 36,1-45,7 см.
Второй возрастной период (20 лет) характеризуется снижением роста в высоту у насаждений гидроотвала, где результаты по высоте в зональных условиях на 2,9 – 4,04 м больше. Диаметр на высоте груди также разнится в целом на 3,68 – 4,88 см. Анализируя выше приведенные данные можно сделать вывод, что состояние насаждений по всем показателям на техногенных ландшафтах желают лучшего.
30 – летние насаждения в балке с учетом рубок ухода (осветление – 10% и прореживание – 10%) имеют сохранность: 62,5 – южная сторона балки, 63,8% - западная сторона, 71,8% - восточная сторона и 74,1% - северная сторона балки. Совсем другие показатели на гидроотвале, где рубки ухода не проводилось вообще. Сохранность насаждений к 30-летнему возрасту составляет от 32,9 до 45,7%. К моменту исследования насаждений по вариантам насчитывалось от 2744 до 3488 тыс. штук экземпляров на 1 га.
К настоящему времени ход роста насаждений по диаметру на высоте груди имеет существенные различия между сосняками гидроотвала и овражно – балочными насаждениями. Различия по высоте достигают максимальных значений. Так, в условиях гидроотвала высота насаждений 11,6 м на северной экспозиции, то на южной экспозиции она равна лишь 10,1 м. Максимальный диаметр в данных условиях произрастания на южной экспозиции достигает всего лишь 12,41 см, в то время как на северной экспозиции 13,86 см.
В овражно-балочных насаждениях эта зависимость также сохраняется. Различия по высоте между северной и южной экспозициями находятся в пределах 1,4м, а по диаметру на высоте груди - 1,9м. Особо следует отметить, что тридцатилетние насаждения в естественных условиях произрастают гораздо лучше, чем на гидроотвале. По высоте первые превышают вторые на 3,2 м, а по диаметру – на 4,7 см.
Контрольный участок площадью 1,5 га зарекультивирован сосной обыкновенной (3 ряда) в смешении с березой повислой (1 ряд). Отличие этой пробной площади от всех остальных заключается в том, что растительный слой на этом участке оказался мощностью в среднем 0,75 метра.
При детальном обследовании данного участка можно сделать следующие выводы. Здесь в течение всего периода культуры сосны обыкновенной произрастают на много лучше, чем даже в естественных условиях. К 30-летнему возрасту насаждения имеют сохранность в пределах 80%. В первые пять лет прирост по высоте неординарен и колебался от 15 до 32см в год. В последующие годы прирост ежегодно увеличивался до 50 - 67см. Насаждения в 30-летнем возрасте при высоте 19,1 м имеют диаметр от 17,5 до 18,2 см на высоте груди. Сравнивая полученные результаты со стандартными таблицами хода роста можно сделать вывод, что данное насаждение растет по первому бонитету.
Единственным недостатком исследуемых насаждений является их перегущенность. Исследование характеристик перегущенных насаждений разного возраста показало, что все они по состоянию относятся к категории сильно ослабленных. До возраста 15–16 лет все деревья в насаждениях развиваются примерно одинаково. В дальнейшем деревья, оказавшиеся в худших условиях, резко замедляют свой рост. Так, дерево, относящееся к категории сильно ослабленных, несмотря на то, что до 7 лет несколько превосходило своими показателями деревья лучшей категорий, с возраста 17-18 лет резко уменьшило свой прирост и к возрасту 30 лет оказалось в категории сильно ослабленных деревьев. С одной стороны, не проведение рубок ухода в молодом возрасте и вполне объяснимое невнимание к их проведению, а с другой, явно низкие нормативы проведения рубок (до 20% по запасу), назначаемые лесоустройством, приводят к чрезмерной густоте насаждений и, как следствие, к их неудовлетворительному состоянию.
Чрезмерная густота приводит к формированию субтильных древостоев с совершенно противоположным морфологическим типом (тонкие вытянутые стволики), расстроенной угнетенной кроной, не способной обеспечить устойчивое развитие дерева, низким содержанием заболонной древесины, являющейся резервуаром влаги и запасных питательных веществ.
Чрезмерная густота является причиной слаборазвитости крон и этиолированности стволиков деревьев этих насаждений. Причем ослабление древостоев усиливается в промежутке от 20 до50 лет. Количество устойчиво развивающихся деревьев (здоровых и ослабленных) в этот период менее половины ( 38 – 41% ). Если во П классе возраста количество здоровых деревьев 10%, то в Ш классе возраст их уже только 5%. В свою очередь количество ослабленных деревьев увеличивается с 31 до 33%, а сильно ослабленные – с 32 до 36%.
Текущий отпад в этих насаждениях – 14-18%, а общий отпад – 26-27%, что в 6 раз превышает норматив естественного текущего отпада, являющийся критерием при назначении выборочных санитарных рубок в средневозрастных насаждениях.
Соответственно и основные таксационные показатели здоровых деревьев больше чем у деревьев других категорий состояния (табл.1). Так, средний диаметр и высота здоровых деревьев больше чем у ослабленных на 23 и 3%; у сильно ослабленных – на 40 и 8%; у усыхающих – на 63 и 28% соответственно.
Таблица 1–Зависимость таксационных показателей от категории состояния
| Категория состояния | Дср., см | Нср., м | Абсолютный размер кроны (% от Н м ствола) | Коэффициент напряжения роста, см/см |
| Здоровые | 19,8+1,19 | 14,0+0,98 | 8,2(59) 4,0(29) | 4,5 |
| Ослабленные | 15,3+0,77 | 13,6+1,02 | 6,5(48) 1,8(13) | 7,4 |
| Сильн.ослабл. | 11,8+0,65 | 12,9+0,65 | 4,1(32) 1,0(8) | 11,8 |
| Усыхающие | 7,3+0,58 | 10,1+0,66 | 2,8(28) 0,8(8) | 24,1 |
В сравнении характеристик деревьев разных категорий состояния важную роль играет коэффициент напряжения роста. У здоровых деревьев этот показатель равен 4,5 см/см, а у сильно ослабленных – 11,8 см/см. Коэффициент напряжения роста у здоровых деревьев в 1,6 раза меньше чем у ослабленных, в 2,6 раза – чем у сильно ослабленных и 5,4 раза чем у усыхающих. А это означает, что у здоровых деревьев каждый квадратный сантиметр основания снабжает влагой в 1,6 раза больший объем древесины, чем у сильно ослабленных. Это обуславливает лучший водный режим и качественно большую биологическую устойчивость здоровых деревьев.
Основной причиной потери биологической устойчивости сосновых насаждений является недостаток их влаго – и смолообеспеченности. Факторы, вызывающие эти причины, можно разделить на три группы: факторы антропогенного характера, климатические и биологические факторы. Из факторов антропогенного характера основную роль в снижении устойчивости играет чрезмерная густота сосняков после, так называемого, «критического периода». В результате этого происходит формирование субтильных древостоев, в которых подземная часть не может обеспечить растения достаточным количеством влаги и питательных веществ, а надземная часть не может выработать запасные питательные вещества и терпеноиды.
Таким образом, обследование существующих насаждений выявило определенные ошибки и положительные стороны принятых мер ведения лесного хозяйства:
- невнимание к проведению уходов в лесных насаждениях сосны обыкновенной приводит к тому, что эти насаждения развиваются в условиях избыточной густоты. Полнота этих насаждений может достигать 1,9 и густота 5,5 тыс. шт./га, что превышает оптимальные нормативы даже для бореальной зоны в несколько раз;
- перегущенные насаждения всех классов возраста находятся в неудовлетворительном состоянии и относятся к категории сильно ослабленных. Деревьев неудовлетворительного состояния в этих насаждениях насчитывается 50-62%;
- деревья неудовлетворительного состояния характеризуются слабым развитием кроны, малым диаметром и незначительной высотой (7,3 – 11,8см; 10,1 – 12,9м) по сравнению с устойчиво развивающимися деревьями (15,3 – 19,8см; 13,6 – 14,0м);
- состояние насаждений и их показатели роста зависят также от ряда биологических, физических, почвенных и многих других факторов. Наиболее существенными считаем для техногенных ландшафтов: лесорастительные свойства техногенных субстратов, характеристика распространения корневых систем сосны обыкновенной, смолопродуктивность сосняков в данных насаждениях, зараженность энтомо- и фитовредителями.
Список использованной литературы
1. Дюков А.Н. Перспективы восстановления техногенных ландшафтов КМА. [Текст]/А.Н.Дюков, Т.А.Малинина//Лесные культуры и защитное лесоразведение в лесостепи: мат. межрегиональной конф. посвящ. Памяти профессоров В.К.Попова, Р.И.Дерюжкина, И.В.Трещевского, В.Г.Шаталова – Воронеж: ФГОУ ВПО «ВГЛТА»,2008. – С.95-97.
2. Дюков А.Н. Критерии биологической устойчивости защитных лесных насаждений сосны обыкновенной на техногенных ландшафтах [Текст]/ А.Н.Дюков, Т.А.Малинина // Современные проблемы оптимизации зональных и нарушенных земель: мат. междунар. НПК, посвящ. 40-летию Воронежской школы рекультиваторщиков. – Воронеж: ВГЛТА, 2009. – С. 41-46.
3. Малинина, Т.А. Динамика и оценка состояния культур сосны обыкновенной на рекультивированных землях (в условиях гидроотвала Березовый лог КМА) [Текст]: автореф.дис… канд. с/х наук: 06.03.01. – Воронеж: - Воронеж. гос. лесотех. академия, 2011. – 18 с.