Причины неудовлетворительного состояния культур сосны обыкновенной на нарушенных землях КМА.
Т.
А. МалининаБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Малинина
Т.
А. Причины неудовлетворительного состояния культур сосны обыкновенной на нарушенных землях КМА. // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2013. – Т. 3. – С.
1731–1735. – URL:
http://e-koncept.ru/2013/53349.htm.
Аннотация. В статье отражены причины неудовлетворительного состояния сос-новых насаждений разного возраста при биологической рекультивации техногенных ландшафтов КМА.
Ключевые слова:
биологическая рекультивация, нарушенные ландшафты, гор-ные породы, лесные культуры, сосна обыкновенная
Текст статьи
1Малинина Татьяна Анатольевнакандидат сельскохозяйственных наук, ассистент, ВГЛТА,г.Воронежemail: malinina15@yandex.ru
Причины неудовлетворительного состояния культур сосны
обыкновенной на нарушенных землях КМА
Аннотация.В статье отражены причины неудовлетворительного состояния сосновых насаждений разного возраста при биологической рекультивации техногенных ландшафтов КМА.
Ключевые слова:биологическая рекультивация, нарушенные ландшафты, горные породы, лесные культуры, сосна обыкновенная.
Эксплуатация полезных ископаемыхускорила интенсивность негативного воздействия человека на окружающую территорию. Особенноэто проявляется при разработке месторожденийполезных ископаемых открытым способом. В результате этой деятельности образуются многочисленные антропогенные и техногенные ландшафты, в которых почвенный покров и окружающие ландшафты полностью или в значительной степени нарушены.
Главной породой при биологической рекультивации нарушенных территорий Старооскольско –Губкинского железорудного месторождения на бедных субстратах применялась сосна обыкновенная. Недостаток питательных элементов и влаги в субстратах, низкая продуктивность грунтосмесей–все это приводит к ослаблению роста и угнетенному состоянию лесных культур сосны обыкновенной[1]. Цель и задачиисследованийзаключалисьв следующем:
обобщениесорокалетнего научнопроизводственногоопыта биологическойрекультивациитехногенных ландшафтов с использованием древесных пород и кустарников;
выявлениеспецифичностиводных и физических свойств отвальных земель и субстратов;
провести наблюдения и оценкусостояниякорневых систем, наличие энтомовредителейв условиях лесных культур гидроотвала;
провести мониторинг состояния, роста и продуктивности сосняковв различных условиях гидроотвалов по сравнению сзональнымипочвами.По физикогеографическому районированию объект относится к лесостепной провинции Среднерусской возвышенности. Климат вполне благоприятен для успешного произрастания древесных пород и кустарников. Объектами исследованийявились культуры сосны обыкновенной в условиях гидроотвала Березовый лог и в зональных насаждениях районаКМА.Исследования в лесных культурах проводились на постоянныхивременных пробных площадях с 2003 по 2010год. Анализы почвенных образцов проводилисьпо общепринятым методикам в агрохимических лабораториях Воронежского государственного аграрного университетаи проектного института «ЦЧОгипрозем».При исследовании лесных насаждений использовались стандартные методики. При изучении корневых систем сосны на пробных площадях применялись методы:полной раскопки, весового учета и траншейный метод. Патологическое состояние сосны обыкновенной произрастающей на техногенных субстратах,
зависит от многих факторов, главными из которых являются: неблагоприятные условия произрастания, специфическое распространение корневых систем, заселение опасными вредителями, низкаясмолопродуктивность[2].
2Техногенные ландшафты, представленные различными горными породами.Гранулометрический состав таких породсодержит от 6 до 43% илистых частиц.Воднорастворимых солей в субстратах содержится незначительное количество, а сухой остаток колеблется в пределах 0,120,60%. Водная вытяжка содержит большое количество бикарбонатов и меньше сульфатов с хлоридами. Агрегатный составсубстратов, в основном, состоит из комочков размером от 1 до 10 мм, на долю которых приходится до 50%, а более 10 мм–всего лишь1124%.Органическое вещество в субстратах отвалов имеется в небольшом количестве. Общий азот колеблется от 0,009 до 0,045 %; легкогидролизуемые соединения азота –0,010,03 мг, а калия –57 мг и фосфора –0,752,5 мг на 100г.Многообразие типов отвалов и их слагающих грунтосмесей обусловливает большую пестроту и создает большие трудности для объективной оценки экологическихусловийи огромную трудность при выращивании защитных лесных насаждений.Водно –физические свойства техногенных субстратов железорудного бассейна КМА неудовлетворительного качества(табл.1).
Таблица 1 –Воднофизические свойства техногенных субстратов
Состав техногенных субстратовОбъемная масса, г/см3Удельнаямасса, г/см3Порозность, %Гигроскоп. вода, %Максималь ная гигроскоп. вода, %Полевая влагоемкость, %Глинистый1,472,7446,16,48,934,2Суглинистый1,482,7647,35,87,228,3Песчаномеловой!.482,8046,40,50,924,1Песчаный1,442,5837,20,50,815,4
Из таблицы 1 видно, чтоводные свойства песчаных субстратов содержат незначительное количество как гигроскопической, так и максимальной гигроскопической воды. Несколько лучшие показатели песчаномеловых смесей.В тоже время совсем другие показатели плодородия отмечены у насыпного грунта на гидроотвале Березовый лог. Показатель водопрочности 5см слоя характеризуется низкой величиной –5%, что связано с распыленной структурой этого слоя. Повышенное количество физической глины (57,87%) и илистых фракций (29,90%)показывают, что под влиянием корневых систем водопрочность агрегатов может возрасти в 2 раза.Типичная структура корневой системы сосны обыкновенной на исследуемых объектах характеризуется относительным участием корней горизонтальной ориентации в пределах 52,571,4 %. С увеличением возраста суммарное количество корней вертикальной ориентации возрастает с 28,6 до 47,3 %[3].По минимальным показателям корни у 20летних деревьев по сравнению с 10летним проникают в почву в 2,15 раза глубже, а в 30летних по сравнению с 20летними только в 1,65 раза. По средним показателям были соответственно 1,39 и 1,45 и по максимальным 2,46 и 1,77 раза.
Относительно высокое первоначальное плодородие насыпного слоя почвы на гидроотвале, отсутствие в ней сильно уплотненных горизонтов, достаточная влажность, отсутствие впервые годы после посадки обильной травянистой растительности –все это свидетельствует о сочетании благоприятных условийдля развития корневых систем сосны в условиях гидроотвала Березовый лог в первые десять лет.В первыйпериод (10 лет)исследуемых культур отмечается удовлетворительная сохранность, показатели роста сравнительно одинаковые по частям откоса, хотя значительно ниже (на 15%) показателей сосновых насаждений, произрастающих на зональных почвах.
3Ковторому изучаемому периоду (20 лет) различие в состоянии и росте сосновых насаждений на пробных площадях становится существенным. Резко снизилось количество здоровых деревьев –почти на одну треть. По сравнению с аналогичными зональными условиями в условиях Березового лога сосна обыкновенная имеет более низкие показатели: по высоте–на 24%, по диаметру –на 7,8% и по запасу –на 75,4 м3, что говоритоб снижении показателей роста.Еще более существенное различие наблюдается в 30летних культурах. Сохранность насаждений в количественных показателях на зональных почвах ниже на 250300 штук. Однако высота насаждений на Березовом логу на 3,064,02 м ниже, чем на зональных почвах,адиаметрменьшена 4,695,81см. Отсюда запас насаждений в этих культурах в зависимости от частей откоса упорной призмы ниже на 53,169,4 м3 по сравнению с зональными условиями.К 30ти годамкорневая система сосны полностью сформировалась неправильным образом.Судя по полученным результатам видно, что в данных условиях у сосны обыкновенной практически отсутствует стержневой корень и более сильно развита горизонтальная корневая система –корни первого, второго и последующих порядков за счет того,что образуемые ответвления распространяются только в верхнем, более продуктивном и оструктуренном
насыпном слое. В 20ти летнем возрасте средние модельные деревья увеличивают размеры корневой системы по сравнению с 10летними всего лишь в1,7 раза, а 30летние –на 1,85 раза больше, чем 20летние.Схема формирования корневой системы сосны представляется следующимобразом:а) до 10летнего возраста интенсивный рост в глубину стержневых корней по всему профилю; б) в1020летнем возрасте происходит усиленный рост и ветвление горизонтальных корней в пределах насыпного грунтаи незначительный рост стержневого корня в подстилающий песок; в) в 20 –30ти летнем возрасте разрастание вертикальных корнейв глубинупрекращается полностью. В процессе обследования лесных культур сосны обыкновенной выявлен целый ряд факторов, негативно влияющих на их состояние. Среди них немаловажное значение занимает сосновый подкорный клоп. Этот вредитель имеет массовое распространение, по мнению многих авторов, в возрасте насаждения от 11 до 40 лет. В чистых сосновых культурах, для которых имелось наибольшее число возрастных вариантов, сосновый клоп уже в течениепервых пяти лет после их смыкания достиг своего максимального распространения (табл.2).
Таблица 2–Количество соснового клопа в культурах разного возраста
Состав насажденияВозрастЧасть откосаДср.,1,3м, смНср.,мКоличество клопа наодном деревештук, на 1 см. диаметра% заселенностиминмахсредн.10Со5верх1,10,54312669542492,378,5низ1,00,56245587492492,079,010Со10верх3,13,3473611981077374,4100.0низ2,73,547061087939347,898,710Со15верх6,95,79123224651929279,696,3низ6,56,32120623981910293.897,410Со20верх10,79,5461291481075,769,5низ9,311,5458987879085,071,110Со25верх13,010,9521534625519,632,6низ11,812,1023437826522,535,810Со32верх14,912,774379573,88,8низ13,813,454176584,29,0
4В условиях гидроотвала сосновые насаждения в 10летнем возрасте оказались полностью заселены клопом. Такая высокая заселенность держаласьздесь до 15летнего возраста (96,397,4%), после чего число заселенных деревьев уменьшилоськ 25летнему возрасту до 32,635,8%,а к 32 годам количество заселенных клопом деревьевснизилось до 8,89,0%. В 25летних насаждениях сосны обыкновенной сосновый клоп в местах зимовки размещается неравномерно (табл.3). Основная часть –чуть больше 60% клопов зимовала на стволе, а в подстилке –оставшиеся 40%.
Таблица 3–Размещение и отпад клопа в местах зимовки
ВариантыпооткосуКоличество клоповОтпад клоповв подстилкена стволевсегов подстилкена стволевсегошт.%шт.%
шт.%шт.%штт.%Верх131538,5210461,53419977,41366,52336,8Низ120739,7183560,33042756,21015.51765,8
Основнойпричиной потери биологической устойчивости сосновых насаждений является недостаток их влаго –и смолообеспеченности.Процессы смолообразования и смоловыделения живицы находятся в сложной и многосторонней связи с лесоводственными факторами и таксационными показателямидревостоя. Важным признаком оценки смолопродуктивности сосны является степень развития кроны.Ее изменчивость имеет значительный размах и колеблется в пределах 2875 %. Средний выход живицы с одного дерева составляет примерно 1,2 кгв год.Немаловажным показателем смолопродуктивности является средний диаметр насаждения. Отсюда, наибольшая смолопродуктивность отмечена в насаждениях контрольного участка, где она выше на 12%, чем в зональных условиях и на 3137% –чем в насаждениях на гидроотвале.В результате этого в 15летних побегах, в первую очередь, теряется пластичность древесины, сопротивляемость механическим усилиям и увеличивается ломкость и хрупкость(табл.4).Таблица 4 Фаутность (в %) сосны обыкновенной на пробных площадях
Возраст
насаждений, лет
Состав насаждения
Виды пороков
Всего фаутныхСлом верхверхушечноного побегаМноговершинностьИскривление стволаОбразование «лир»2025303510Со10Со10Со10Со11,212,514,416,812,.612,913, 314,713,714,116,517,18,79,4.11,011, 546,248,955,260,1
К настоящему времени из общего числа сосновых насаждений на долю фаутных экземпляров приходится уже более 60% или за последние пятнадцать лет фаутность увеличилась на 13,9%.Главной культивируемой породойна гидроотвале служила сосна обыкновенная, смешение –порядное: три ряда главной породы и один ряд кустарника(жимолость, бузина, карагана (акация желтая), свидина, робиния (акация белая), смородина золотая). В последующие годы ассортимент сопутствующих пород расширяется; в 5культуры вводятся такие виды, как береза повислая, яблоня лесная, груша обыкновенная и др.Во всех частях откосов отвала и на зональных почвах приживаемость насажденийв 1ый годколеблется в пределах от 83,5 до 95,7%. Средний прирост за год составил 5,047,81 см. К концу вегетационного периода средняя высота достигала от 7,35 до 13,5 см при среднем диаметре 0,25 0,34 см[4].В 5летнем возрасте сохранность находилась в пределах 58,687,6% с небольшим понижением –на 56 %. К этому времени прирост составлял от 16 до 32 см в год. Средний диаметр насаждений по пробным площадям составил к моменту обследования 1,89 см.В естественных условияхсохранность насаждений –на 1217% выше.Сохранность у 10летних насаждений на гидроотвале Березовый лог колеблется в пределах 55,4 65,6%, то в зональных условиях она равна 66,287,6%. Такие же различияотмечаются в показателях диаметра на высоте груди (1,3 м),соответственно 2,342,88 сми 3,323,82 см.
В 20летнем 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 45,152,4 см, а на гидроотвале –от 36,1 до 45,7 см.
Сосна обыкновенная вусловиях гидроотвала по всем показателям роста начинает отставать от сосны в естественных условиях. В 20летнем возрасте отставание в росте колеблется от 1,3 до 1,7 м, и ежегодный прирост по высоте –на 26 см меньше. К настоящему времени (30летнему возрасту) ход роста насаждений по диаметру на высоте груди имеет существенные различия между сосняками гидроотвала и овражнобалочных насаждений. Так, нагидроотвалевысота насаждений достигает максимально 11,6 м на северной экспозиции, то на южной экспозиции лишь –10,1 м. Максимальный диаметр на южной экспозиции достигает 12,41 см, в то время как на северной –13,86 см.В овражнобалочных насаждениях различия по высоте между северной и южной экспозициями находятся в пределах 1,4м, а по диаметру на высоте груди –1,9см. Особо следует отметить, что 30летние насаждения в естественных условиях произрастают гораздо лучше, чем на гидроотвале. Наилучшие результаты получены в насаждениях сосны обыкновенной на контрольномучастке, где
мощностьрастительногослояв среднем 0,75 м. К 30летнему возрасту насаждения в этих условияхимеют сохранность в пределах 80%. В первые пять лет насаждения имели прирост по высоте в пределах15 32см в год. В последующие годы прирост стабилизировался,и высота насаждений ежегодноувеличивалась на 5067см.Ход роста этих насаждений на протяжении исследуемого периода не имел значительного отличия от овражнобалочных насаждений. Сосна обыкновеннаяв 30летнем возрасте при высоте 19,1 м имеют диаметр 17,9см.Насаждение растет по Iклассу бонитета. Единственным недостатком насаждения к этому периоду является его перегущенность, которая при низкой продуктивности почвогрунтов оказывает губительное воздействие на насаждения в целом.При исследовании насаждений сосны обыкновенной выявлено не характерное распределение их по состоянию и устойчивости к условиям местопроизрастания. Количество устойчиво развивающихся деревьевна исследуемых площадях(здоровых и ослабленных) в этот период менее половины (3841 %) (табл. 5).
6Таблица 5–Распределение деревьев по категориям состояния
Класс возраста
Густота, шт./гаДоля деревьев по категориям состояния, %
Средневзвешенный балл
КатегориясостоянияБез причинослабленияОслабленные,Сильно ослаб.Усыхающие,Свежий сух.
Старый сух.П228035201031321719
2,86Сильно ослабл.Ш1000228053336695123,00Сильно ослабл.IУ500100011363113
62,79Сильно ослабл.
Если во П классе возраста количество здоровых деревьев 10 %, то в Ш классе –всего лишь 5%.В свою очередь количество ослабленных деревьев увеличивается с 31 до33 %, а сильно ослабленных–с 32 до36 %. Текущий отпад в этих насаждениях –1418 %, а общий отпад –2627 %.Таким образом, согласно нормативов выборочных санитарных рубок, в этих насаждениях необходимо удалить до 30% деревьев от их общего количества. Тогдаздоровых и ослабленных деревьев увеличится до 47%, а сильно ослабленных снизится до 31%.Основные таксационные показатели здоровых деревьев больше, чем у деревьев других категорий состояния (табл. 6). Так, средний диаметр и высота у здоровых деревьев больше, чем у ослабленных на 23 и 3 %, у сильно ослабленных –на 40 и 8 % и у усыхающих –на 63 и 28 % соответственно.
Таблица 6–Таксационныепоказателисосны в зависимости от состояния
КатегориясостоянияДср., смНср., мАбсолютный размер кроны (% от Н м ствола)Коэффициентнапряженияроста,см/смЗдоровые19,8+1,1914,0+0,988,2(59) 4,0(29)4,5Ослабленные15,3+0,7713,6+1,026,5(48) 1,8(13)7,4Сильно ослабл.11,8+0,6512,9+0,654,1(32) 1,0(8)11,8Усыхающие7,3+0,5810,1+0,662,8(28) 0,8(8)24,1
Общая схема ослабления и гибели сосновых древостоев, созданных в условиях гидроотвала Березовый лог КМА,включает ряд последовательных этапов:
преимущественное развитие боковых корней в насыпном грунте с поверхностным положением плодородного слоя не решает проблему влагообеспеченности, что ведет к первичному ослаблению насаждения;
защитная роль живицы при этом резко снижается[5];
создавшиеся условия благоприятствуют возникновению и развитию массового размножения подкорного клопа,в сильной степени подсушивающего подкоровую зону стволика;
7
в результате приведенных факторов происходит массовое отмирание и слом верхней части стволика, что резко уменьшает жизнеспособность и увеличивает фаутность (искривление, образование «лир», «корон» и др.).Создание в подобных условиях культур сосны обыкновенной следует считать нецелесообразнымпри мощности растительного слоя меньше 40 см, так как их полный распад уже в возрасте жердняка становится неизбежным.
Ссылки на источники.
1. Малинина,Т.А.Причины гибели культур сосны обыкновенной на гидроотвале Березовый лог КМА[Текст] / Т.А.Малинина, Я.В.Панков, В.И.Федотов, А.Н.Дюков // Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология.–Воронеж: ВГУ, 2011.–№1. –С. 122128.2. Малинина,Т.А. Мониторинг роста и состояния сосны обыкновенной на упорной призме гидроотвала Березовый лог[Текст] /Т.А.Малинина, Н.А.Харченко// Приор.Направл.развития науки и технологий: докл. Всерос. НПК;под общ. ред. чл.корр. РАН В.П.Мешалкина. –Тула: Издво ТулГУ, 2008. –С. 1821.3. Малинина,Т.А. Развитие корневых систем сосны обыкновенной в условиях гидроотвала Березовый лог [Текст]/Т.А.Малинина// Лесные культуры и защитное лесоразведение в лесостепи: мат. межрегион. конф.,посвящ. памяти проф. Р.И.Дерюжкина, В.К.Попова, И.В.Трещевского, В.Г.Шаталова –Воронеж: ФГОУ ВПО «ВГЛТА», 2008. –С. 104107.4. Малинина,Т.А. Современные проблемы рекультивации нарушенных земель Курской магнитной аномалии[Текст] /Т.А.Малинина, П.Ф.Андрющенко, А.Н.Дюков //Современные проблемы оптимизации зональных и нарушенных земель: мат. междунар. НПК, посвящ. 40летию Воронежской школы рекультиваторщиков.–Воронеж: ВГЛТА, 2009. –С. 6267.5. Малинина,Т.А. Смолопродуктивность сосны обыкновенной в антропогенных ландшафтах КМА[Текст]/ Т.А.Малинина, А.Н.Дюков//Проблемы и перспективы развития мелиораций и лесного хозяйства в Южном федеральном округе: мат. НПК,посв. 90летию высш. лесного образования на Дону (810 декабря 2010 г.).–Новочеркасск, 2010. –С.168173.
Malinina Tatyana Anatolyevna
Candidate of Agricultural Sciences,Assistantof the Voronezh State Forestry Academy, Voronezh,tel: (473)2644926email: malinina15@yandex.ru
Causethebad condition cultures Scotch pine on disturbed land of the Kursk Magnetic Anomaly.
Abstract:Inarticle addressescausethebadcondition of pine plantations the different age in the biological reclamationmanmadelandscapesof the Kursk Magnetic Anomaly.
Key words:biologicalreclamation,disturbed landscapes, mountains type, forest cultures, Scotch pine.
Причины неудовлетворительного состояния культур сосны
обыкновенной на нарушенных землях КМА
Аннотация.В статье отражены причины неудовлетворительного состояния сосновых насаждений разного возраста при биологической рекультивации техногенных ландшафтов КМА.
Ключевые слова:биологическая рекультивация, нарушенные ландшафты, горные породы, лесные культуры, сосна обыкновенная.
Эксплуатация полезных ископаемыхускорила интенсивность негативного воздействия человека на окружающую территорию. Особенноэто проявляется при разработке месторожденийполезных ископаемых открытым способом. В результате этой деятельности образуются многочисленные антропогенные и техногенные ландшафты, в которых почвенный покров и окружающие ландшафты полностью или в значительной степени нарушены.
Главной породой при биологической рекультивации нарушенных территорий Старооскольско –Губкинского железорудного месторождения на бедных субстратах применялась сосна обыкновенная. Недостаток питательных элементов и влаги в субстратах, низкая продуктивность грунтосмесей–все это приводит к ослаблению роста и угнетенному состоянию лесных культур сосны обыкновенной[1]. Цель и задачиисследованийзаключалисьв следующем:
обобщениесорокалетнего научнопроизводственногоопыта биологическойрекультивациитехногенных ландшафтов с использованием древесных пород и кустарников;
выявлениеспецифичностиводных и физических свойств отвальных земель и субстратов;
провести наблюдения и оценкусостояниякорневых систем, наличие энтомовредителейв условиях лесных культур гидроотвала;
провести мониторинг состояния, роста и продуктивности сосняковв различных условиях гидроотвалов по сравнению сзональнымипочвами.По физикогеографическому районированию объект относится к лесостепной провинции Среднерусской возвышенности. Климат вполне благоприятен для успешного произрастания древесных пород и кустарников. Объектами исследованийявились культуры сосны обыкновенной в условиях гидроотвала Березовый лог и в зональных насаждениях районаКМА.Исследования в лесных культурах проводились на постоянныхивременных пробных площадях с 2003 по 2010год. Анализы почвенных образцов проводилисьпо общепринятым методикам в агрохимических лабораториях Воронежского государственного аграрного университетаи проектного института «ЦЧОгипрозем».При исследовании лесных насаждений использовались стандартные методики. При изучении корневых систем сосны на пробных площадях применялись методы:полной раскопки, весового учета и траншейный метод. Патологическое состояние сосны обыкновенной произрастающей на техногенных субстратах,
зависит от многих факторов, главными из которых являются: неблагоприятные условия произрастания, специфическое распространение корневых систем, заселение опасными вредителями, низкаясмолопродуктивность[2].
2Техногенные ландшафты, представленные различными горными породами.Гранулометрический состав таких породсодержит от 6 до 43% илистых частиц.Воднорастворимых солей в субстратах содержится незначительное количество, а сухой остаток колеблется в пределах 0,120,60%. Водная вытяжка содержит большое количество бикарбонатов и меньше сульфатов с хлоридами. Агрегатный составсубстратов, в основном, состоит из комочков размером от 1 до 10 мм, на долю которых приходится до 50%, а более 10 мм–всего лишь1124%.Органическое вещество в субстратах отвалов имеется в небольшом количестве. Общий азот колеблется от 0,009 до 0,045 %; легкогидролизуемые соединения азота –0,010,03 мг, а калия –57 мг и фосфора –0,752,5 мг на 100г.Многообразие типов отвалов и их слагающих грунтосмесей обусловливает большую пестроту и создает большие трудности для объективной оценки экологическихусловийи огромную трудность при выращивании защитных лесных насаждений.Водно –физические свойства техногенных субстратов железорудного бассейна КМА неудовлетворительного качества(табл.1).
Таблица 1 –Воднофизические свойства техногенных субстратов
Состав техногенных субстратовОбъемная масса, г/см3Удельнаямасса, г/см3Порозность, %Гигроскоп. вода, %Максималь ная гигроскоп. вода, %Полевая влагоемкость, %Глинистый1,472,7446,16,48,934,2Суглинистый1,482,7647,35,87,228,3Песчаномеловой!.482,8046,40,50,924,1Песчаный1,442,5837,20,50,815,4
Из таблицы 1 видно, чтоводные свойства песчаных субстратов содержат незначительное количество как гигроскопической, так и максимальной гигроскопической воды. Несколько лучшие показатели песчаномеловых смесей.В тоже время совсем другие показатели плодородия отмечены у насыпного грунта на гидроотвале Березовый лог. Показатель водопрочности 5см слоя характеризуется низкой величиной –5%, что связано с распыленной структурой этого слоя. Повышенное количество физической глины (57,87%) и илистых фракций (29,90%)показывают, что под влиянием корневых систем водопрочность агрегатов может возрасти в 2 раза.Типичная структура корневой системы сосны обыкновенной на исследуемых объектах характеризуется относительным участием корней горизонтальной ориентации в пределах 52,571,4 %. С увеличением возраста суммарное количество корней вертикальной ориентации возрастает с 28,6 до 47,3 %[3].По минимальным показателям корни у 20летних деревьев по сравнению с 10летним проникают в почву в 2,15 раза глубже, а в 30летних по сравнению с 20летними только в 1,65 раза. По средним показателям были соответственно 1,39 и 1,45 и по максимальным 2,46 и 1,77 раза.
Относительно высокое первоначальное плодородие насыпного слоя почвы на гидроотвале, отсутствие в ней сильно уплотненных горизонтов, достаточная влажность, отсутствие впервые годы после посадки обильной травянистой растительности –все это свидетельствует о сочетании благоприятных условийдля развития корневых систем сосны в условиях гидроотвала Березовый лог в первые десять лет.В первыйпериод (10 лет)исследуемых культур отмечается удовлетворительная сохранность, показатели роста сравнительно одинаковые по частям откоса, хотя значительно ниже (на 15%) показателей сосновых насаждений, произрастающих на зональных почвах.
3Ковторому изучаемому периоду (20 лет) различие в состоянии и росте сосновых насаждений на пробных площадях становится существенным. Резко снизилось количество здоровых деревьев –почти на одну треть. По сравнению с аналогичными зональными условиями в условиях Березового лога сосна обыкновенная имеет более низкие показатели: по высоте–на 24%, по диаметру –на 7,8% и по запасу –на 75,4 м3, что говоритоб снижении показателей роста.Еще более существенное различие наблюдается в 30летних культурах. Сохранность насаждений в количественных показателях на зональных почвах ниже на 250300 штук. Однако высота насаждений на Березовом логу на 3,064,02 м ниже, чем на зональных почвах,адиаметрменьшена 4,695,81см. Отсюда запас насаждений в этих культурах в зависимости от частей откоса упорной призмы ниже на 53,169,4 м3 по сравнению с зональными условиями.К 30ти годамкорневая система сосны полностью сформировалась неправильным образом.Судя по полученным результатам видно, что в данных условиях у сосны обыкновенной практически отсутствует стержневой корень и более сильно развита горизонтальная корневая система –корни первого, второго и последующих порядков за счет того,что образуемые ответвления распространяются только в верхнем, более продуктивном и оструктуренном
насыпном слое. В 20ти летнем возрасте средние модельные деревья увеличивают размеры корневой системы по сравнению с 10летними всего лишь в1,7 раза, а 30летние –на 1,85 раза больше, чем 20летние.Схема формирования корневой системы сосны представляется следующимобразом:а) до 10летнего возраста интенсивный рост в глубину стержневых корней по всему профилю; б) в1020летнем возрасте происходит усиленный рост и ветвление горизонтальных корней в пределах насыпного грунтаи незначительный рост стержневого корня в подстилающий песок; в) в 20 –30ти летнем возрасте разрастание вертикальных корнейв глубинупрекращается полностью. В процессе обследования лесных культур сосны обыкновенной выявлен целый ряд факторов, негативно влияющих на их состояние. Среди них немаловажное значение занимает сосновый подкорный клоп. Этот вредитель имеет массовое распространение, по мнению многих авторов, в возрасте насаждения от 11 до 40 лет. В чистых сосновых культурах, для которых имелось наибольшее число возрастных вариантов, сосновый клоп уже в течениепервых пяти лет после их смыкания достиг своего максимального распространения (табл.2).
Таблица 2–Количество соснового клопа в культурах разного возраста
Состав насажденияВозрастЧасть откосаДср.,1,3м, смНср.,мКоличество клопа наодном деревештук, на 1 см. диаметра% заселенностиминмахсредн.10Со5верх1,10,54312669542492,378,5низ1,00,56245587492492,079,010Со10верх3,13,3473611981077374,4100.0низ2,73,547061087939347,898,710Со15верх6,95,79123224651929279,696,3низ6,56,32120623981910293.897,410Со20верх10,79,5461291481075,769,5низ9,311,5458987879085,071,110Со25верх13,010,9521534625519,632,6низ11,812,1023437826522,535,810Со32верх14,912,774379573,88,8низ13,813,454176584,29,0
4В условиях гидроотвала сосновые насаждения в 10летнем возрасте оказались полностью заселены клопом. Такая высокая заселенность держаласьздесь до 15летнего возраста (96,397,4%), после чего число заселенных деревьев уменьшилоськ 25летнему возрасту до 32,635,8%,а к 32 годам количество заселенных клопом деревьевснизилось до 8,89,0%. В 25летних насаждениях сосны обыкновенной сосновый клоп в местах зимовки размещается неравномерно (табл.3). Основная часть –чуть больше 60% клопов зимовала на стволе, а в подстилке –оставшиеся 40%.
Таблица 3–Размещение и отпад клопа в местах зимовки
ВариантыпооткосуКоличество клоповОтпад клоповв подстилкена стволевсегов подстилкена стволевсегошт.%шт.%
шт.%шт.%штт.%Верх131538,5210461,53419977,41366,52336,8Низ120739,7183560,33042756,21015.51765,8
Основнойпричиной потери биологической устойчивости сосновых насаждений является недостаток их влаго –и смолообеспеченности.Процессы смолообразования и смоловыделения живицы находятся в сложной и многосторонней связи с лесоводственными факторами и таксационными показателямидревостоя. Важным признаком оценки смолопродуктивности сосны является степень развития кроны.Ее изменчивость имеет значительный размах и колеблется в пределах 2875 %. Средний выход живицы с одного дерева составляет примерно 1,2 кгв год.Немаловажным показателем смолопродуктивности является средний диаметр насаждения. Отсюда, наибольшая смолопродуктивность отмечена в насаждениях контрольного участка, где она выше на 12%, чем в зональных условиях и на 3137% –чем в насаждениях на гидроотвале.В результате этого в 15летних побегах, в первую очередь, теряется пластичность древесины, сопротивляемость механическим усилиям и увеличивается ломкость и хрупкость(табл.4).Таблица 4 Фаутность (в %) сосны обыкновенной на пробных площадях
Возраст
насаждений, лет
Состав насаждения
Виды пороков
Всего фаутныхСлом верхверхушечноного побегаМноговершинностьИскривление стволаОбразование «лир»2025303510Со10Со10Со10Со11,212,514,416,812,.612,913, 314,713,714,116,517,18,79,4.11,011, 546,248,955,260,1
К настоящему времени из общего числа сосновых насаждений на долю фаутных экземпляров приходится уже более 60% или за последние пятнадцать лет фаутность увеличилась на 13,9%.Главной культивируемой породойна гидроотвале служила сосна обыкновенная, смешение –порядное: три ряда главной породы и один ряд кустарника(жимолость, бузина, карагана (акация желтая), свидина, робиния (акация белая), смородина золотая). В последующие годы ассортимент сопутствующих пород расширяется; в 5культуры вводятся такие виды, как береза повислая, яблоня лесная, груша обыкновенная и др.Во всех частях откосов отвала и на зональных почвах приживаемость насажденийв 1ый годколеблется в пределах от 83,5 до 95,7%. Средний прирост за год составил 5,047,81 см. К концу вегетационного периода средняя высота достигала от 7,35 до 13,5 см при среднем диаметре 0,25 0,34 см[4].В 5летнем возрасте сохранность находилась в пределах 58,687,6% с небольшим понижением –на 56 %. К этому времени прирост составлял от 16 до 32 см в год. Средний диаметр насаждений по пробным площадям составил к моменту обследования 1,89 см.В естественных условияхсохранность насаждений –на 1217% выше.Сохранность у 10летних насаждений на гидроотвале Березовый лог колеблется в пределах 55,4 65,6%, то в зональных условиях она равна 66,287,6%. Такие же различияотмечаются в показателях диаметра на высоте груди (1,3 м),соответственно 2,342,88 сми 3,323,82 см.
В 20летнем 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 45,152,4 см, а на гидроотвале –от 36,1 до 45,7 см.
Сосна обыкновенная вусловиях гидроотвала по всем показателям роста начинает отставать от сосны в естественных условиях. В 20летнем возрасте отставание в росте колеблется от 1,3 до 1,7 м, и ежегодный прирост по высоте –на 26 см меньше. К настоящему времени (30летнему возрасту) ход роста насаждений по диаметру на высоте груди имеет существенные различия между сосняками гидроотвала и овражнобалочных насаждений. Так, нагидроотвалевысота насаждений достигает максимально 11,6 м на северной экспозиции, то на южной экспозиции лишь –10,1 м. Максимальный диаметр на южной экспозиции достигает 12,41 см, в то время как на северной –13,86 см.В овражнобалочных насаждениях различия по высоте между северной и южной экспозициями находятся в пределах 1,4м, а по диаметру на высоте груди –1,9см. Особо следует отметить, что 30летние насаждения в естественных условиях произрастают гораздо лучше, чем на гидроотвале. Наилучшие результаты получены в насаждениях сосны обыкновенной на контрольномучастке, где
мощностьрастительногослояв среднем 0,75 м. К 30летнему возрасту насаждения в этих условияхимеют сохранность в пределах 80%. В первые пять лет насаждения имели прирост по высоте в пределах15 32см в год. В последующие годы прирост стабилизировался,и высота насаждений ежегодноувеличивалась на 5067см.Ход роста этих насаждений на протяжении исследуемого периода не имел значительного отличия от овражнобалочных насаждений. Сосна обыкновеннаяв 30летнем возрасте при высоте 19,1 м имеют диаметр 17,9см.Насаждение растет по Iклассу бонитета. Единственным недостатком насаждения к этому периоду является его перегущенность, которая при низкой продуктивности почвогрунтов оказывает губительное воздействие на насаждения в целом.При исследовании насаждений сосны обыкновенной выявлено не характерное распределение их по состоянию и устойчивости к условиям местопроизрастания. Количество устойчиво развивающихся деревьевна исследуемых площадях(здоровых и ослабленных) в этот период менее половины (3841 %) (табл. 5).
6Таблица 5–Распределение деревьев по категориям состояния
Класс возраста
Густота, шт./гаДоля деревьев по категориям состояния, %
Средневзвешенный балл
КатегориясостоянияБез причинослабленияОслабленные,Сильно ослаб.Усыхающие,Свежий сух.
Старый сух.П228035201031321719
2,86Сильно ослабл.Ш1000228053336695123,00Сильно ослабл.IУ500100011363113
62,79Сильно ослабл.
Если во П классе возраста количество здоровых деревьев 10 %, то в Ш классе –всего лишь 5%.В свою очередь количество ослабленных деревьев увеличивается с 31 до33 %, а сильно ослабленных–с 32 до36 %. Текущий отпад в этих насаждениях –1418 %, а общий отпад –2627 %.Таким образом, согласно нормативов выборочных санитарных рубок, в этих насаждениях необходимо удалить до 30% деревьев от их общего количества. Тогдаздоровых и ослабленных деревьев увеличится до 47%, а сильно ослабленных снизится до 31%.Основные таксационные показатели здоровых деревьев больше, чем у деревьев других категорий состояния (табл. 6). Так, средний диаметр и высота у здоровых деревьев больше, чем у ослабленных на 23 и 3 %, у сильно ослабленных –на 40 и 8 % и у усыхающих –на 63 и 28 % соответственно.
Таблица 6–Таксационныепоказателисосны в зависимости от состояния
КатегориясостоянияДср., смНср., мАбсолютный размер кроны (% от Н м ствола)Коэффициентнапряженияроста,см/смЗдоровые19,8+1,1914,0+0,988,2(59) 4,0(29)4,5Ослабленные15,3+0,7713,6+1,026,5(48) 1,8(13)7,4Сильно ослабл.11,8+0,6512,9+0,654,1(32) 1,0(8)11,8Усыхающие7,3+0,5810,1+0,662,8(28) 0,8(8)24,1
Общая схема ослабления и гибели сосновых древостоев, созданных в условиях гидроотвала Березовый лог КМА,включает ряд последовательных этапов:
преимущественное развитие боковых корней в насыпном грунте с поверхностным положением плодородного слоя не решает проблему влагообеспеченности, что ведет к первичному ослаблению насаждения;
защитная роль живицы при этом резко снижается[5];
создавшиеся условия благоприятствуют возникновению и развитию массового размножения подкорного клопа,в сильной степени подсушивающего подкоровую зону стволика;
7
в результате приведенных факторов происходит массовое отмирание и слом верхней части стволика, что резко уменьшает жизнеспособность и увеличивает фаутность (искривление, образование «лир», «корон» и др.).Создание в подобных условиях культур сосны обыкновенной следует считать нецелесообразнымпри мощности растительного слоя меньше 40 см, так как их полный распад уже в возрасте жердняка становится неизбежным.
Ссылки на источники.
1. Малинина,Т.А.Причины гибели культур сосны обыкновенной на гидроотвале Березовый лог КМА[Текст] / Т.А.Малинина, Я.В.Панков, В.И.Федотов, А.Н.Дюков // Вестник ВГУ. Серия: География. Геоэкология.–Воронеж: ВГУ, 2011.–№1. –С. 122128.2. Малинина,Т.А. Мониторинг роста и состояния сосны обыкновенной на упорной призме гидроотвала Березовый лог[Текст] /Т.А.Малинина, Н.А.Харченко// Приор.Направл.развития науки и технологий: докл. Всерос. НПК;под общ. ред. чл.корр. РАН В.П.Мешалкина. –Тула: Издво ТулГУ, 2008. –С. 1821.3. Малинина,Т.А. Развитие корневых систем сосны обыкновенной в условиях гидроотвала Березовый лог [Текст]/Т.А.Малинина// Лесные культуры и защитное лесоразведение в лесостепи: мат. межрегион. конф.,посвящ. памяти проф. Р.И.Дерюжкина, В.К.Попова, И.В.Трещевского, В.Г.Шаталова –Воронеж: ФГОУ ВПО «ВГЛТА», 2008. –С. 104107.4. Малинина,Т.А. Современные проблемы рекультивации нарушенных земель Курской магнитной аномалии[Текст] /Т.А.Малинина, П.Ф.Андрющенко, А.Н.Дюков //Современные проблемы оптимизации зональных и нарушенных земель: мат. междунар. НПК, посвящ. 40летию Воронежской школы рекультиваторщиков.–Воронеж: ВГЛТА, 2009. –С. 6267.5. Малинина,Т.А. Смолопродуктивность сосны обыкновенной в антропогенных ландшафтах КМА[Текст]/ Т.А.Малинина, А.Н.Дюков//Проблемы и перспективы развития мелиораций и лесного хозяйства в Южном федеральном округе: мат. НПК,посв. 90летию высш. лесного образования на Дону (810 декабря 2010 г.).–Новочеркасск, 2010. –С.168173.
Malinina Tatyana Anatolyevna
Candidate of Agricultural Sciences,Assistantof the Voronezh State Forestry Academy, Voronezh,tel: (473)2644926email: malinina15@yandex.ru
Causethebad condition cultures Scotch pine on disturbed land of the Kursk Magnetic Anomaly.
Abstract:Inarticle addressescausethebadcondition of pine plantations the different age in the biological reclamationmanmadelandscapesof the Kursk Magnetic Anomaly.
Key words:biologicalreclamation,disturbed landscapes, mountains type, forest cultures, Scotch pine.
