Моторина Л.В., Колесников Б.П. и др. Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных промышленностью земель

Подождите немного. Документ загружается.

251

На ряде участков появляются и увеличиваются в обилии луговые сорня-

ки. В целом происходит как бы «олуговение» некоторых вначале чисто руде-

ральных сообществ. Это подчеркивается и увеличивающейся ролью луговых

злаков и бобовых Роа pratensis, Phleum pratense, Trifolium pratense. Trifolium

hybridum, Lotus corniculatus, Vicia cracca, Vicia sepium и т. д. Последнее отно-

сится главным образом к нижним частям склонов северных экспозиций и к

днищам ложбин между отвалами, в которых процесс зарастания из-за лучших

условий увлажнения ускорен.

Более интенсивно подобное «олуговение» сорных растительных группи-

ровок проходит на спланированных отвалах (имеются в виду участки без насы-

пания почвенного слоя). Обычно уже через 2–3 года после разравнивания отва-

лы с преобладанием песчаных пород покрываются травостоем с доминировани

ем Crepis tectorum, Erygeron саnаdensis, Lappula myosotis, Artemisia absinthium,

Matricaria inodora, Anthemis tinctoria, Euphorbia virgata, Rumex acetosella,

Leucanthemum vulgare. Значительна роль бобовых в травостое. Обычно это

Lotus corniculatus, Medicago falcata, Medicago lupulina, Trifolium hybridum,

Trifolium repens, Trifolium pratense, Vicia cracca, Lathyrus pratensis. Лядвенец и

люцерна образуют иногда мощные куртины до 1,0–1,5 м в диаметре.

На отдельных участках сплошной покров образуют Melilotus officinalis,

Melilotus albus, достигающие в наиболее благоприятные по увлажнению годы

высоты 1,5–2,0 м, с проективным покрытием 90–100 %.

На более тяжелых грунтах часто господствуют мать-

и-мачеха при значи-

тельном участии пырея, тимофеевки, ромашки непахучей, клеверов лугового и

гибридного, люцерны хмелевидной. Встречается Deschampsia caespitosa.

В зависимости от экспозиции склонов наблюдается определенная диффе-

ренциация растительного покрова, что выражается в некоторых различиях фло-

ристического состава и в степени проективного покрытия, с годами проявляю-

щихся более четко. Происходит смена фитоценозов, обусловленная

не только

изменением состава видов в результате внедрения наиболее приспособленных к

252

данным условиям, но и изменениями среды, вызванными влиянием самих рас-

тений.

Особенно заметно увеличение мощности травостоя на склонах северных

экспозиций, что связано со значительно лучшими здесь условиями увлажнения.

Этот экологический фактор в условиях отвалов играет большую роль. Проек-

тивное покрытие на северных склонах возрастает с 40–50 до 80–90 %. Одно-

ярусные ценозы сменяются двух

- и трехъярусными.

При общем увеличении с годами степени задернения отвалов более ин-

тенсивно происходит зарастание склонов северных, северо-восточных и северо-

западных экспозиций, появляется определенное различие и во флористическом

составе, особенно в степени доминирования отдельных видов.

При одинаковых почвенно-грунтовых условиях на склонах южных экспо-

зиций наибольшим обилием отличаются Euphorbia virgata, Artemisia absinthium,

Tussilago farfara, на

склонах северных экспозиций – Tanacetum vulgare,

Chamaenerion angustifolium. Такие виды, как Melilotus officinalis, Асhillеа

nobilis, Equisetum vulgare, достаточно широко представлены на склонах всех

экспозиций, хотя встречаются в большем обилии и более мощно развиты они

на северных склонах. Здесь же часто встречаются Vicia cracca, Taraxacum offi-

cinale, Knautia arvensis, Tragopogon major, Plantago lanceolata.

Изучение процессов естественного зарастания на спланированных песча-

ных отвалах Кимовского углеразреза показало, что формирование растительно-

го

покрова здесь идет значительно более быстрыми темпами, чем на неразров-

ненных территориях.

Одним из основных факторов, ограничивающих развитие растительности

на отвалах, является недостаток влаги. Поэтому продуктивность ценозов силь-

но зависит от погодных условий. Поскольку засушливые годы истощают запас

влаги, ее недостаток сказывается как в год засухи, так и в год, следующий

по-

сле засухи

387

. Например, фитомасса в овсяницево-ежово-разнотравной ассоциа-

ции после засушливых 1972 и 1975 гг. (324–328 мм осадков), 1973 и 1976 гг.,

387

Дружинина Н.П. Фитомасса степных сообществ юго-восточного Забайкалья. М.: Наука, 1973.

253

составила соответственно 12,9 и 26,1 ц/га, в то время как в 1974 г. она состави-

ла 42,1 ц/га (с августа 1973 по июль 1974 г. выпало 714 мм осадков).

В развитии корневых систем наблюдалась следующая основная законо-

мерность: в посевах многолетних травосмесей на отвалах буроугольных разра-

боток в верхнем 10-сантиметровом слое отмечалась наибольшая насыщенность

корнями растений

при общей глубине их развития 60 см. В слое 0–25 см коли-

чество корней в 7–8 раз, а объем в 3–8 раз превышал те же показатели для ни-

жележащего слоя той же мощности; количественные показатели массы корней

превышали надземную массу в 3–8 раз в зависимости от погодных условий.

При естественном зарастании отвалов, при отсутствии или

ослаблении

конкуренции растений корни усиленно ветвятся в верхнем 20-сантиметровом

слое, проникая на незначительную глубину (до 60–80 см). При этом распро-

странение корней по горизонтали превышает проекцию надземной части расте-

ния на 20–25 %.

На отвалах Киреевского железорудного месторождения, где высота отва-

лов составляет в среднем 5–10 м, создаются более благоприятные условия для

развития растений (преобладание

четвертичных суглинков и супесей, благо-

приятный водный режим, отсутствие токсичных пород). Формирование расти-

тельного покрова начинается с первого года образования отвалов, и к концу

первой стадии (1–5 лет) общее проективное покрытие достигает в среднем

80 %. На большинстве участков еще в конце I-й – начале 2-й стадии начинается

естественное лесовозобновление, к 15 годам образуются сомкнутые

лесонасаж-

дения из Вetula pendula, Populus tremula, Salix caprea, S. aurita.

На открытых задерненных участках отвалов (на опесчаненных породах с

менее благоприятными водным режимом и условиями питания) наибольшее

распространение имеют ассоциации с доминированием Tussilago farfara,

Chamaenerion angustifolium, Асhillеа nobilis, Agropyron repens, Trifolium

hybridum. Следует отметить, что состав видов из семейства Leguminosae здесь

беднее, чем на отвалах угольных разрезов. Подавляющее госпoдство принадле-

жит Trifolium hybridum, который в

благоприятные по увлажнению годы образу-

254

ет в ложбинах и на нижних частях склонов сплошные заросли и отличается

чрезвычайно пышным развитием.

Ход зарастания отвалов обусловлен регулирующим действием комплекса

тесно связанных биотических и абиотических факторов, так что рассмотреть

какой-либо из них в чистом виде практически невозможно. Степень воздейст-

вия многих факторов (режим увлажнения, температурные условия и т

. п.) обу-

словлена довольно сложным техногенным рельефом, что является в конечном

счете причиной изменения количественных показателей высоты растений, сте-

пени проективного покрытия, фитомассы и т. д. в различных повторяющихся

звеньях экологического ряда. Наиболее благоприятными местообитаниями для

заселения и развития растений служат понижения в рельефе.

Растительность ложбин и понижений, занимающая на

отвалах более мо-

лодого возраста небольшую площадь, в следующей категории возраста стано-

вится доминирующей. Так, приуроченная к межотвальным понижениям 5–7-

летних отвалов ассоциация Trifolium hybridum–Trifolium pratense–Tussilago

faгfara–Роа trivialis на отвалах 10–12-летнего возраста отмечалась более чем на

половине площади отвалов в несколько трансформированном виде (Trifolium

hybridum с участием мать-и-мачехи и мятлика). При этом она занимала

уже не

только ложбины, но и большую часть склонов высоких (до 15 м) отвалов и це-

ликом внутренние отвалы (средняя высота до 7 м). Так, «частная», нетипичная

ассоциация понижений отвалов молодого возраста становится фоновой – с уве-

личением их возраста происходит распространение травянистой растительно-

сти от отрицательных форм рельефа вверх по склонам. Распространение

де-

ревьев идет также от мелких ложбин и понижений к склонам и вершинам часто

за счет порослевого возобновления.

Таким образом, в более влажных звеньях экологического ряда на техно-

генных территориях темпы зарастания ускорены

388

, четко прослеживается вер-

тикальная дифференциация растительного покрова, обусловленная сложным

рельефом.

388

См. Бондарь Г.А., 1974

255

Существенную роль в формировании растительного покрова здесь, так же

как и на отвалах буроугольных карьеров, играет экспозиция склонов. Анализ

данных фитомассы склонов северной и южной экспозиции на отвалах разного

возраста позволил выявить ряд их отличительных особенностей. Так, при сход-

ных доминантах ассоциаций показатели фитомассы травостоя на южных скло-

нах были ниже

(12,3–10,7 ц/гa), чем на соответствующих северных (14,4–

16,3 ц/га). В соотношении участия различных групп растений тоже имеют ме-

сто различия: на северных склонах злаки и бобовые соответственно составляют

55 и 17 %, доля разнотравья всего 28 %; растительный покров на южных скло-

нах почти целиком (на 80–100 %) представлен разнотравьем. На склонах вос-

точных и северных экспозиций

распространены густые насаждения из осины и

ивы, тогда как для более теплых южных склонов характерны березняки с при-

месью осины.

Необходимым условием для роста и развития растений являются доста-

точные запасы почвенной влаги. В условиях отвалов вследствие сильно пони-

женного уровня грунтовых вод атмосферные осадки – единственный источник

увлажнения верхних корнеобитаемых горизонтов

, В связи с чем очень остро

проявляется дефицит влаги, который ощущается практически на всех элементах

рельефа, особенна верхних частях склонов. Погодные условия усиливают

диффepенциацию в распределении растительного покрова, обусловленную

рельефом. Фитомасса разнотравно-клеверной и разнотравной ассоциaций на

одной и той же пробной площади составила: в 1974 г. – 50,5 ц/га;

в 1975 г. –

14,9 ц/га; в 1976 г. – 22,9 ц/га; в 1977 г. – 50,5 ц/га. Во влажные годы (1974 и

1977) фитомасса значительно возрастала за счет очень пышного развития кле-

вера гибридного. При этом она превышала фитомассу естественного луга, рас-

положенного рядом с нарушенной территорией (50,5 и 43 ц/га соответственно).

Таким образом, на неразровненных отвалах железорудных

разработок,

отличающихся благоприятными экологическими условиями, процессы естест-

венного зарастания имеют свои характерные черты. В процессе зарастания раз-

витие растительного покрова идет от несомкнутых группировок к фитоценозам

256

с постоянно усложняющимися флористическим составом и структурой, увели-

чивающейся общей фитомассой. Первоначально возникающий временный це-

ноз, относящийся к пионерной группировке со случайным набором видов, к 20-

летнему возрасту превращается в сложный лесной фитоценоз.

Подводя итог сказанному, следует отметить, что существует очень боль-

шое разнообразие типов техногенных комплексов (по рельефу, условиям ув-

лажнения

, составу пород, растительному покрову). Общей для всех чертой яв-

ляется развитие растительного покрова от рудеральных пионерных группиро-

вок к сообществам с более устойчивыми ценотическими связями и господством

многолетних растений. Начиная с первых лет формирования техногенных био-

геоценозов, особенно в лесостепной и степной зонах, под воздействием разви-

вающейся растительности идет интенсивное

накопление гумуса и дифферен-

циация почвенного профиля.

Как видно из исследований в Подмосковном бассейне и других регионах

страны, в верхних горизонтах формирующегося почвенного профиля может на-

капливаться от 3–5 до 7 и даже 11 % гумуса

389

. Однако в различных физико-

географических зонах на различных типах отвалов сингенетические сукцессии

растений будут иметь неодинаковые направленность и скорость прохождения

отдельных стадий. Поэтому изучение процессов естественного зарастания в

различных зонах имеет очень большое значение для правильного определения

наиболее рациональных и эффективных направлений и методов рекультивации.

389

Таранов С.А., Трофимов С.С., Рагим-заде Ф.К. Почвообразование в техногенных ландшафтах Сибири // Тео-

ретические и практические проблемы рекультивации нарушенных земель. М., 1975. С. 274–279; Фаткулин Ф.А.

Гумусонакопление и качественный состав гумуса молодых почв, формирующихся на последражных формах

рельефа в речных долинах Кузбасского Алатау // Восстановление техногенных ландшафтов

Сибири. Новоси-

бирск: Наука, 1977. С. 106–112; Махонина Г.И. Начальные процессы почвообразования на отвалах Баженовско-

го месторождения асбеста при их самозарастании // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1979 а.

С. 82–101; Махонина Г.И. Начальные процессы почвообразования на породных отвалах Липовского месторож-

дения никеля // Почвообразование в техногенных ландшафтах. Новосибирск: Наука, 1979 б. С. 123–139.