327

11

тарников. Поэтому в целях ограничения разрастания сорной растительности в междурядьях следует проводить посев бобовых трав, которые значительно улучшают условия роста и развития древесных пород и кустарников за счет вытеснения сорняков и благоприятного воздействия на субстраты.

3.12Химический состав древесных пород и кустарников, а также бобовых многолетних трав, сорного разнотравья и мохового покрова оказывает прямое влияние на аккумуляцию веществ в субстратах. Наиболее богаты минеральными элементами акация желтая, бузина красная, немного уступают им акация белая и облепиха, далее идет тополь, и крайне бедным химическим составом отличаются береза и сосна.

3.13Накопление азота и зольных элементов в биомассе находится в прямой зависимости от общего ее запаса и возрастает с увеличением последней. Наибольшие запасы сосредоточены в насаждениях облепихи и акации белой, наименьшие – в насаждениях сосны, березы и тополей.

3.14По количеству химических элементов в биомассе насаждения располагаются в следующий ряд (в порядке возрастания): сосна обыкновенная – береза повислая – акация желтая – тополь гибридный – облепиха крушиновая – акация белая.

3.15В отвально-техногенных ландшафтах большое положительное влияние на сохранность и плодородие субстратов на откосах отвалов оказывают зеленые части растений, в связи с чем большое мелиорирующее значение имеет лох узколистный, обладающий самой большой массой листвы. Уступают ему акация белая и облепиха.

3.16Для создания на отвалах насаждений общего хозяйственного назначения наиболее перспективными породами являются сосна обыкновенная и береза повислая, для выращивания защитных насаждений – акация белая и облепиха крушиновая.

3.17В биологической рекультивации при выращивании защитных насаждений большую мелиорирующую роль имеют посевы многолетних трав, как в предварительном, так и промежуточном использовании. С целью закрепления нанесенного плодородного слоя рекомендуется применять бобовые травы (клевер, люцерну, эспарцет). Помимо мелиорирующей роли, травосеяние дает возможность получать значительные урожаи сена. Поэтому на отдельных участках отвала, где рельеф позволяет использовать технику, более целесообразно проводить комплексную рекультивацию древесно-кустарниковой растительностью

всочетании с травосеянием.

12

4.ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕХСЛОЙНЫХ СУБСТРАТОВ

СПОГРЕБЕННЫМ ПЛОДОРОДНЫМ ИЛИ ПОТЕНЦИАЛЬНО-

ПЛОДОРОДНЫМ СЛОЕМ

4.1После землевания на поверхность плодородного или потенциальноплодородного слоя следует наносить слой песка или песчано-меловой смеси.

4.2К отрицательным экологическим свойствам верхнего мульчирующего слоя следует отнести то, что он снижает общее содержание гумуса и общего азота в основном корнеобитаемом слое, который принимается равным I м.

4.3Положительные свойства погребенных почв компенсируют этот недостаток. Песчаный слой полностью исключает появление обильного растительного покрова, что благоприятно сказывается на агротехнике выращивания насаждений и уменьшает испарение.

4.4Песчаные почвы и субстраты даже при меньшей скважности в результате наличия крупных пор имеют худшую капиллярность, поэтому капиллярные связи в трехслойных субстратах с погребенными слоями нарушены, что уменьшает потери влаги из них на физическое испарение.

4.5Влияние смены гранулометрического состава на высоту капиллярного подъема определяется разностями капиллярных давлений на границах слоев. В результате в слоеных грунтах наблюдается снижение скорости капиллярного подъема воды, приводящее к образованию значительных ее запасов в подстилающем плодородном или потенциально-плодородном слое.

4.6Субстраты, погребенные под слоем песка более легкого гранулометрического состава, обладают лучшими экологическими свойствами, которые позволяют выращивать более продуктивные насаждения.

4.7Наибольший эффект дает слой песка мощностью 30 см, который лучше защищает погребенный плодородный или потенциально-плодородный слой от потерь влаги на физическое испарение. Под таким слоем песка влажность даже

взасушливые периоды не опускается ниже влаги завядания.

4.8В связи с тем, что в трехслойных субстратах погребенный плодородный слой в течение всего периода вегетации имеет большие запасы продуктивной влаги, питательные элементы этого слоя будут использоваться древесными породами более эффективно.

4.9Расчет с помощью уравнения регрессии показал зависимость мощности плодородного погребенного слоя от содержания в нем гумуса, которая может колебаться от 122 см при содержании гумуса в субстрате 1 % до 25 см при со-

13

держании гумуса около 5 %.

4.10Учитывая, что наилучший эффект дает формирование трехслойных субстратов с верхним песчаным слоем от 30 до 50 см, оптимальными вариантами будут плодородные слои мощностью от 50 см при содержании гумуса в них 2,4 % до 25 см при содержании гумуса 4,9 %. Использовать субстраты с содержанием гумуса меньше 1,5 % можно только при увеличении мощности трехслойных субстратов более 1 м.

4.11Сосна обыкновенная – одна из основных пород, применяемых при лесной рекультивации земель, нарушенных горнотехническими работами. Наибольшую приживаемость сосна имеет при посеве эспарцета в междурядьях или на участках с естественной растительностью (мать-и-мачиха, тысячелистник, сурепка, щавель и другие).

4.12Таксационные показатели сосны в возрасте 30 лет на трехслойных субстратах с погребенным плодородным слоем на 12 % выше, чем у сосны на участках с землеванием.

4.13При выращивании сосновых насаждений на трехслойных субстратах с верхним песчаным или песчано-меловым слоем рекомендуется применять защитные мероприятия против дефляции, вызывающей выдувание и засекание сосны, заключающиеся в посеве бобовых трав в будущих междурядьях древесных пород за год до их посадки.

4.14Формирование трехслойных субстратов с погребенным плодородным слоем является более эффективным способом повышения плодородия бедных грунтосмесей по сравнению с землеванием.

5.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЧВОУЛУЧШАЮЩИХ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД И КУСТАРНИКОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ

ПЕСКОВ И ПЕСЧАНО-МЕЛОВЫХ СМЕСЕЙ

5.1Формирование растительного покрова на отвалах идет замедленными темпами в связи с обедненностью горных пород питательными веществами, с их неблагоприятными для роста и развития растений водно-физическими и химическими свойствами.

5.2Пески и песчано-меловые смеси слабо зарастают естественной растительностью даже при длительном нахождении в отвале. Только к 38 годам флористический состав насчитывает 49 видов трав, относящихся к 22 семействам.

Поселение естественным путем древесных пород и кустарников идет еще мед-

14

леннее.

5.3В результате создания защитных насаждений на нарушенных землях постепенно формируются биоценозы, под влиянием которых происходит улучшение свойств субстратов, и постепенное превращение их в почвы. Выбор тех или иных древесных пород и кустарников, обладающих определенными почвоулучшающими свойствами, позволяет ускорить этот процесс.

5.4Основными породами, сохранившимися к 38 годам на отвале рыхлой вскрыши, а, следовательно, рекомендуемыми для лесной рекультивации нарушенных земель, являются акация белая, облепиха крушиновая, клен ясенелистный, береза повислая.

5.5Более высокая энергия роста присуща акации и облепихе в первые 10 лет, клен и береза в этом возрасте характеризуются замедленным ростом. В 17 лет продуктивность насаждений на отвалах – максимальная. К 38 годам рост в высоту у всех пород ослабевает, а по диаметру продолжается.

5.6Естественному возобновлению, которое выше в нижних частях откосов, дана следующая оценка: в насаждениях облепихи – хорошее, акации – удовлетворительное, клена – слабое, березы – плохое.

5.7Лесная подстилка является одним из основных факторов, влияющих на противоэрозионные свойства насаждений. При ее отсутствии сток увеличивается в 1,5-2,0 раза, смыв – в 3-6 раз.

5.8Насаждения различных древесных пород и кустарников на землях, нарушенных горнодобывающей промышленностью, формируют подстилку разной толщины. Максимальной величины она достигает в нижней части откосов отвалов, куда листовой опад сдувается ветром. Более мощная подстилка (4,0-4,5 см) формируется в насаждениях из акации и облепихи.

5.9Ведущая роль в обогащении субстратов отвалов в техногенных ландшафтах главнейшими органогенами (Р+К+Са) принадлежит акации, клену и облепихе, для которых характерна самая высокая масса листового опада.

5.10Облепиха, акация белая и клен ясенелистный являются наиболее перспективными породами для лесной рекультивации нарушенных горнопромышленной деятельностью земель. Облепиха образует за счет корневых отпрысков непроходимые заросли, тем самым полностью закрепляя субстрат и предотвращая процессы водной эрозии и дефляции на отвалах. Клен имеет самую высокую сохранность и в последующем неплохо возобновляется естественным путем.

5.11Древесные породы и кустарники по-разному влияют на изменение

15

гранулометрического состава и агрохимических свойств субстратов. В процессе существования естественных и искусственных фитоценозов изменяются их агрохимические свойства по сравнению с исходными, что свидетельствует о протекании элементарных почвообразовательных процессов на отвалах.

5.12Гранулометрический состав грунтосмесей в отвалах без проведения лесной рекультивации изменяется за счет вымывания и переноса частиц диаметром менее 0,01 мм из верхних частей откоса в нижние, в результате чего песчано-меловая смесь супесчаного гранулометрического состава превращается

вверхней части отвала в песок связный, а в нижней – в суглинок легкий.

5.13Насаждения активнее, по сравнению с естественной травянистой растительностью, кольматируют твердый сток, но гранулометрический состав грунтосмесей остается аналогичным изначальному при отсыпке отвала.

5.14Под влиянием растительности снижается значение рН на 0,14-0,47, в результате чего песчано-меловая смесь приобретает щелочную реакцию среды с рН=8,08 – под травянистым покровом и рН=7,61-7,94 – под насаждениями (в момент отсыпки отвала грунтосмесь характеризовалась щелочной и сильнощелочной реакцией с максимальным значением рН=9,66). Породный состав древостоев не оказывает существенного влияния на изменение реакции почвенного раствора.

5.15Увеличение доли древесных растений и ослабление позиций травянистых способствует более интенсивному накоплению органического вещества

впочве. Ведущая роль в обогащении грунтосмеси органическим веществом принадлежит облепихе крушиновой и акации белой.

5.16Причиной разного накопления азота в грунтосмеси служит характер и видовой состав растительности. Присутствие на отвалах бобовых растений усиливает азотонакопление, чем и объясняется самый высокий процент общего азота в грунтосмеси под насаждением акации.

5.17Характер растительности оказывает также влияние на накопление в грунтосмеси фосфора и калия, содержание которых выше под насаждениями, чем под естественным травянистым покровом.

5.18Степень почвоулучшающих свойств отдельных древесных пород и кустарников можно оценить как:

- высокую (для быстрорастущих корнеотпрысковых видов, азотонакопителей);

- среднюю (для пород с богатым листовым опадом, хорошо размножающихся семенным путем);

16

- низкую (для видов, имеющих неразветвленную корневую систему, медленнорастущих).

Из изученных древесных пород и кустарников высокую степень воздействия имеют акация белая и облепиха крушиновая, которые можно считать основными почвоулучшающими породами на нарушенных землях, среднюю – клен ясенелистный и низкую – береза повислая.

5.19Улучшить агрохимические свойства горных пород и их смесей в отвалах техногенных ландшафтов можно с помощью внесения удобрений или посадкой почвоулучшающих древесных пород и кустарников.

5.20Почвоулучшающая роль рекультивационных насаждений состоит из

нескольких элементов и выражается, прежде всего, в следующих прогресси-

рующих тенденциях:

-в улучшении структуры и гранулометрического состава эмбриоземов;

-в увеличении содержания гумуса и повышении их плодородия;

-в повышении содержания элементов минерального питания.

5.21В качестве главных почвоулучшающих пород рекомендуются акация белая и облепиха крушиновая. В первом варианте 2-летние сеянцы акации необходимо высаживать на откосе с размещением посадочных мест 2,0 × 0,5 м (10 тыс. штук на 1 га), во втором 2-3-летние корневые отпрыски – отдельными рядами с размещением 10,0 × 2,5 м (400 растений на 1 га). В последующем, через 3-4 года, благодаря своей корнеотпрысковой способности, облепиха естественным путем распространяется по всему участку.

5.22На отвалах, сложенных песками и песчано-меловыми смесями, слабо

зарастающими в первые годы травянистой растительностью, насаждения соз-

даются без подготовки субстрата, вручную, без проведения лесокультурных уходов.

5.23 При сравнении затрат на выращивание насаждений акации и облепи-

хи, преимущество имеет облепиха. Рекомендуемое ее дополнение в размере 25

%, которое отсутствует при создании акациевых насаждений, не снижает эко-

номического эффекта.

5.24 Экономическую эффективность следует определять как отношение эффекта от обогащения грунтосмеси гумусом и NРК в насаждении облепихи к затратам на его создание.

17

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для повышения плодородия песков и песчано-меловых смесей в промышленных отвалах рекомендуются три способа: землевание; формирование трехслойных субстратов с погребенным плодородным или потенциальноплодородным слоем под слоем песка или песчано-меловой смеси; использование почвоулучшающих древесных пород и кустарников.

Землевание откосов отвалов слоем 20-40 см не дало желаемых результатов, а нанесение плодородного или потенциально-плодородного слоя большей мощности (до 80-100 см) является экономически невыгодным приемом при проведении лесной рекультивации. Этот способ повышения плодородия песков и песчано-меловых смесей рекомендуется проводить на горнотехническом этапе для дальнейшей сельскохозяйственной рекультивации на поверхности отвалов.

Т.к. сосна обыкновенная является основной породой при лесной рекультивации во многих регионах, для выращивания высокопродуктивных насаждений на поверхности и пологих (до 8-100) склонах отвалов рекомендуется формировать трехслойные субстраты с погребенным плодородным (потенциальноплодородным) слоем мощностью 25-50 см под 30-50-сантиметровым слоем песка или песчано-меловой смеси.

При лесной рекультивации промышленных отвалов крутизной более 8- 100 рекомендуется создание на откосах защитных лесных насаждений из почвоулучшающих древесных пород и кустарников, которые изменяют агрохимические свойства субстратов и способствуют быстрейшему превращению их в почвы с перспективой дальнейшего выращивания на них более ценных древесных пород и кустарников.

3.БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ОТВАЛОВ ПОСЛЕ ЗЕМЛЕВАНИЯ……………………………………………………………... 9

4.ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕХСЛОЙНЫХ СУБСТРАТОВ С ПО-

18

ГРЕБЕННЫМ ПЛОДОРОДНЫМ ИЛИ ПОТЕНЦИАЛЬНО-

ПЛОДОРОДНЫМ СЛОЕМ………………………………………………... 12

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЧВОУЛУЧШАЮЩИХ ДРЕВЕСНЫХ ПОРОД И КУСТАРНИКОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПЕСКОВ И ПЕСЧАНО-МЕЛОВЫХ СМЕСЕЙ………………………….. 13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………….. 17