Растительные ресурсы, 2019, T. 55, № 1, стр. 102-112

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследования проводились в период с 2001 по 2017 г. Изучалась естественная растительность, сформировавшаяся на отвалах месторождений по добыче песка, песчано-гравийной смеси, вулканического пепла, глин, бентонитовых глин и вулканического туфа в различных районах и природных зонах республики, в разнообразных почвенно-гидрологических и экологических условиях, в равнинных, предгорных и горных районах на высотах над уровнем моря от 150–200 до 1100–1300 м. Климат территории умеренно-континентальный и континентальный с коэффициентом увлажнения от 0.6 до 1.4, количеством осадков от 300–350 до 600–700 мм/год, среднегодовой температурой от +3 до +12 °С.

При проведении исследований использовались методики, применяемые в лесокультурной и лесомелиоративной практике. Для характеристики растительности на опытных участках были заложены пробные площади размером 30 × 40, 30 × 55 и 50 × 100 м или более, которые обеспечивали возможность описания не менее 200 экземпляров кустарников и деревьев. С использованием метода сплошного перечета особей на пробном участке устанавливался вид, категория состояния, диаметр ствола на высоте 1.3 м и у его основания, высота и некоторые другие показатели.

Результаты обрабатывались с использованием методов вариационной статистики. Оценка различий средних значений выполнялась по критерию Фишера [1, 2].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Биологическое разнообразие и распространение травянистой и древесной растительности на техногенных территориях КБР зависят от климатических условий местности, рельефа, состава и свойств почвогрунтов, смеси пород на поверхности отвалов, по дну и откосам карьеров, гидрологического режима, возраста отвалов или выработок, их размеров, конфигураций, высоты. Важную роль играет характер древесной и травянистой растительности на прилегающих к месторождениям территориях, поскольку она является источником заноса семян на техногенные земли [3].

Произрастающие естественным образом травы, деревья и кустарники являются важными индикаторами условий произрастания на нарушенных землях [4]. В связи с разнообразием видов добываемого сырья и различиями условий произрастания заселение древесных растений на техногенных ландшафтах КБР имеет свои особенности (см. рис. 1).

Рис. 1.

Схема естественного формирования древесной растительности на нарушенных землях Кабардино-Балкарской республики. Fig. 1. Natural development of woody vegetation on the disturbed lands of the Kabardino-Balkarian Republic.

Так, на месторождениях по добыче песка и песчано-галечниковой смеси в первые 5 лет растительность полностью отсутствует. Через 5 лет начинает появляться травяной покров и одновременно происходит процесс заселения некоторых видов древесных растений. В начальный период появляются: тополь белый Populus alba L., тополь бальзамический P. balsamifera L., ива трехтычинковая Salix triandra L. и облепиха крушиновая Hippophae rhamnoides L. На остальных карьерах и отвалах появление трав происходит сразу по окончании разработки месторождений. Через 8–10 лет начинают расти древесные растения. Одними из первых нарушенные территории заселяют дикоплодовые породы: облепиха крушиновая Hippophae rhamnoides, мушмула германская Mespilus germanica L., шиповник собачий Rosa canina L., алыча Prunus divaricata Ledeb. и груша кавказская Pyrus caucasica Fed.

Естественное формирование растительности на техногенных землях происходит под влиянием зонально-климатических условий и воздействия зональной растительности как источника заноса семян с прилегающих территорий. Такая закономерность проявляется на участках вулканического туфа и вулканического пепла, которые примыкают к лесной территории. На этих площадях вместе с травами одним из первых начинает расти граб обыкновенный Carpinus betulus L., семена которого заносятся из лесного массива.

Фитоценозы техногенных ландшафтов, возникающие в процессе самозарастания, – результат сложного взаимодействия зонально-климатических и конкретных экологических условий: чем благоприятнее последние, тем ближе к зональному типу формирующиеся сообщества [5].

На исследуемых типах техногенных субстратов естественно произрастают от 9 до 16 видов древесных растений возрастом от 4 до 51 г. Густота насаждений варьирует от 46 до 731 экз./га. Наибольшее видовое разнообразие наблюдается на участке бентонитовых глин. Здесь сказывается многостороннее влияние леса, вплотную к которому примыкает карьер. Семена таких деревьев и кустарников, как боярышник однопестичный Crataegus monogina Jacq., груша кавказская Pyrus caucasica, кизил Cornus mas L., лещина обыкновенная Corylus avellana L., ольха черная Alnus glutinosa (L.) Gaertn., дуб черешчатый Quercus robur L., граб обыкновенный Carpinus betulus, заносятся из леса на нарушенную территорию, где происходит их распространение. Однако состав лесных насаждений не повторяется на нарушенных землях. Максимальное количество особей зафиксировано у облепихи крушиновой на субстратах песчано-гравийной смеси (табл. 1).

По высоте и диаметру лучшие показатели отмечены на вулканическом туфе и вулканическом пепле, что свидетельствует об относительном плодородии данных субстратов. Среднегодовой прирост в высоту, как правило, зависит от биологических особенностей деревьев и кустарников. Наибольший прирост (56 см) у тополя бальзамического на песчано-гравийной смеси (табл. 1).

Большую роль в распространении древесных растений играет субстрат. Поэтому при рекультивации нарушенных земель необходимо индивидуально подходить не только к видам растений, но к каждому участку техногенного ландшафта.

В процессе обследования и изучения процессов естественного зарастания обнаружены 33 вида древесных пород и кустарников, произрастающих на опытных участках нарушенных земель КБР, при этом выделились 5 групп древесных растений по отношению к условиям произрастания (табл. 2).

Высокий рекультивационный потенциал (I группа видов) отмечен у таких видов, как вяз приземистый Ulmus pumila, клен ясенелистный Acer negundo, облепиха крушиновая Hippophae rhamnoides, шиповник собачий Rosa canina, ива остролистная Salix acutifolia и ива трехтычинковая S. triandra, терн обыкновенный Prunus spinosa. Указанные древесные породы сравнительно хорошо переносят недостаток влаги, морозоустойчивы, нетребовательны к почвенному плодородию, устойчивы к высокой кислотности. У них самые высокие показатели пригодности для биологической рекультивации техногенных ландшафтов в Кабардино-Балкарской республике. Ко II группе были отнесены виды, которые неплохо растут и развиваются в тех же условиях, но при более низкой кислотности субстрата: алыча Prunus divaricata, боярышник однопестичный Crataegus monogina, вяз шершавый Ulmus pumila, ива козья Salix caprea (табл. 2).

Виды древесных растений, отнесенные к I и II группам, необходимо использовать в первую очередь при рекультивации земель вышедших из промышленного пользования. Виды III и IV групп можно высаживать, только учитывая их требования к факторам среды, в частности к кислотности субстрата и освещенности (табл. 2). Использование деревьев и кустарников, отнесенных к V группе, возможно только после улучшения свойств субстратов. В некоторых случаях это выравнивание склонов, насыпка плодородного слоя почвы, внесение удобрений, конструкция орошения и прочие мероприятия, направленные на создание благоприятных условий на нарушенных землях.

Влажность субстрата – один из основных лимитирующих факторов, влияющих на появление, выживание и рост растений в условиях техногенных ландшафтов. В верхних частях склонов карьеров и на отвалах полностью отсутствует какая-либо связь с грунтовыми водами, режим увлажнения напрямую зависит от атмосферных осадков. Особенно трудно распространяется и приживается растительность на крутых участках склонов с обнаженной материнской породой [6]. Влаголюбивые виды древесных растений, в частности ивы, растут у подножья склонов и по дну карьерных выемок, где за счет грунтового и поверхностного стока отмечается повышенное увлажнение. О благоприятности режима увлажнения можно судить по наличию в составе травяного покрова растений мезофитов и мезогигрофитов, они приурочены в основном к шлейфам склонов, днищам и микропонижениям. По нашим наблюдениям лучшими условиями произрастания выделяются нижние участки карьерных откосов и затененные склоны. На вершинах и южных откосах карьеров и отвалов распространяются в основном малотребовательные к влаге растения.

Создание древесных культур на техногенных ландшафтах имеет свои особенности ввиду многообразия и специфичности почвенно-гидрологических и экологических условий. Влияние неблагоприятных свойств субстрaтов, микроклимата, эрозионных процессов и других факторов на распространение и рост растений на техногенных землях проявляется в большей степени, чем на обычных лесокультурных и агролecoмелиopaтивных объектаx.

Эффективность создания защитных насаждений на карьерах в значительной степени зависит от ассортимента древесных пород и кустарников, рекомендуемых для конкретных почвогрунтов, условий произрастания и их хозяйственного назначения. Направленные исследования по изучению состояния и роста растений на нарушенных землях КБР подтверждают перспективность некоторых древесных растений и кустарников для биологического восстановления земель, нарушенных горнотехническими работами. От правильного выбора деревьев и кустарников при защитном лесоразведении на отвалах и карьерах во многом зависит их устойчивость и мелиоративная роль. При этом основное внимание должно быть обращено на низкую требовательность к почвенному плодородию и засухоустойчивость растений, мелиоративные функции и их относительно высокую продуктивность.

Большое разнообразие природных условий техногенных ландшафтов в Кабардино-Балкарии способствует использованию разных древесных пород и кустарников при восстановлении нарушенных территорий. На всех типах субстратов наибольшей устойчивостью обладают тополь бальзамический, тополь белый, вяз приземистый, облепиха крушиновая, шиповник собачий, ива козья, ива остролистная, терн и свидина. На затененных и влажных участках можно высаживать ольху черную, ольху серую, иву трехтычинковую, лещину обыкновенную и некоторые другие древесные породы (табл. 3).

В итоге следует отметить, что из всего ассортимента пород, рекомендуемых для озеленения и выращивания противоэрозионных насаждений на техногенных землях КБР, особого внимания заслуживает облепиха крушиновая. Облепиха обладает высокими противоэрозионными, мелиоративными и эстетическими свойствами. Она способна давать корневые отпрыски, заселять свежие песчаные и каменистые почвы, благополучно переносить частичное обнажение корневой системы. Наличие у этого вида азотфиксирующих клубеньков, обогащающих бедные почвы связанным азотом, позволяет использовать ее как одну из основных кустарниковых пород при восстановлении земель, вышедших из промышленного пользования. Такие насаждения служат также дополнительным источником сбора ценных ягод. Облепиха крушиновая может найти широкое применение при восстановлении техногенных ландшафтов во многих районах Кабардино-Балкарской республики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В условиях Кабардино-Балкарской республики на техногенных землях рационально создавать смешанные защитные насаждения с подсадкой в их состав плодовых, ягодных и орехоплодных культур. На основании наших исследований установлено, что в противоэрозионные древесные культуры целесообразно вводить до 50% кустарников. Но на песках и токсичных субстратах иногда необходимо выращивать культуры, состоящие только из кустарников.

При освоении техногенных земель необходимо учитывать биологические свойства растений и способность произрастать в конкретных условиях нарушенных участков. При выращивании насаждений различного назначения в культуры желательно вводить почвоулучшающие породы, особенно азотфиксирующие: облепиху крушиновую Hippophae rhamnoides L., ольху серую Alnus incana L. и ольху черную Alnus glutinosa (L.) Gaertn. Смешение главных, сопутствующих и почвоулучшающих пород должно производиться с учетом всех факторов их возможного взаимовлияния.