Лесная рекультивация карьеров вдоль автодороги Чита-хабаровск на территории Забайкальского края

Введение. В 2010 году завершено строительство автомобильной дороги «Амур» М-58 Чита-Хабаровск, которая принадлежит к автодорогам с международным статусом и является одним из основных автодорожных коридоров России. Она имеет очень важное оборонное, экономическое и стратегическое значение, так как является составным звеном самой протяженной в мире государственной автомагистрали Владивосток - Москва - Санкт-Петербург (около 10 тыс. км). Трасса длиной 2165 км проложена по территориям Забайкальского края, Амурской и Еврейской автономной областей, Хабаровскому краю. В Забайкальском крае она проходит по районам: Читинскому, Карымскому, Шилкинскому, Нерчинскому, Чернышевскому, Могочинскому и составляет протяженность 794 км.

Строительство автодороги было связано с изъятием из биологического цикла земель, нарушением природных ландшафтов и формированием карьерно-отвальных комплексов для добычи строительных материалов (песка, гравия и щебня). В результате сформировались техногенные ландшафты, имеющие многостороннее влияние на окружающую среду.

Основными направлениями негативного воздействия являются: загрязнение рек и водоемов; снижение уровня подземных вод и изменение их химического состава; повышение содержания токсических газов, пыли, аэрозолей в атмосфере; развитие эрозионных процессов; заиление и подтопление сельскохозяйственных угодий, прилегающих к отвалам и карьерам; ухудшение состояния лесов; угнетение растительного покрова; повышение степени заболеваемости у населения; увеличение затрат на проведение природоохранных и других мероприятий.

Большой ущерб, наносимый природным ландшафтам, вызывает необходимость проведения мероприятий по хозяйственному освоению нарушенных и отработанных земель, среди которых важное место занимает лесная рекультивация. С этой целью были проведены исследования по изучению особенностей возобновления сосны обыкновенной и лиственницы Гмелина в карьерах вдоль автодороги Чита-Хабаровск на территории Забайкальского края и разработке наиболее дешевых способов их лесной рекультивации.

Объекты и методы исследований. Наши исследования проводились в разные годы, начиная с 1978 г., когда началось строительство трассы, до 2011 г. на территории Забайкальского края.

Климатические условия района исследования суровые. Климат резко континентальный с продолжительной холодной зимой (средняя температура января -28,3°С) и коротким, но теплым летом (средняя температура июля: +18.8°С). Суровость климата здесь обусловлена тем, что Забайкалье находится в центре обширного Азиатского материка на огромном удалении от океанов и морей, с одной стороны, и, с другой - значительной приподнятостью над уровнем моря и преобладанием расчлененного горно-котловинного рельефа.Характерными особенностями климата района исследований являются: обилие солнца, малое количество осадков (400-500 мм) и очень неравномерное их распределение по сезонам года (осадки выпадают в основном во второй половине лета в виде обильных дождей), большая сухость воздуха, резкие суточные и сезонные перепады температур воздуха, встречается вечная мерзлота.

Почвы района исследования: горно-тундровые, мерзлотно-таежные, темно-серые лесные, дерново-лесные, лугово-лесные, каштановые, солонцово-солончаковые, луговые, почвы черноземного типа, болотные и торфяные. Трасса М-58 проходит в условиях равнинной, лесистой и горно-лесистой местности, через сосновые и лиственничные леса. Основными лесообразующими породами являются сосна обыкновенная (РтшзуЪгёзЫз), лиственница Гмелина (Ьапх&пё1тЩ, береза плосколистная (Вёы1ар1аГурЪу11а) и даурская(Betuladahurica), сопутствующими древесными породами и кустарниками - осина {Populustremula), тополь душистый (Populussuaveolens), черемуха азиатская (Padusasiatica), яблоня Палласа (Malusbaccata) и другие.

Объектами исследований явились карьеры размером от 1 до 20-30 га и более, расположенные в речных долинах и высоко в горах, разных лет давности и глубины. Изучалось естественное зарастание карьеров сосной обыкновенной и лиственницей Гмелина. Учет естественного возобновления проводился по породам на пробных площадях. К жизнеспособному подросту относили экземпляры старше 1 года, высотой 6 см и более, с густым ох-воением, зеленой хвоей, с хорошо развитой верхушечной и боковыми почками, симметричной кроной. Нежизнеспособным подростом считали молодое поколение высотой до 3 см, с бледно-зеленой хвоей, погибшими боковыми ветками в нижней части кроны, одной небольшой верхушечной почкой. Однолетние всходы учету не подлежали.

Оценку естественного возобновления хвойных пород и определение необходимости искусственного лесовосстановления проводили по разработанной нами шкале, предложенной для территории Забайкальского края [1, 2].

Результаты исследований. Натурное обследование карьеров вдоль федеральной автомобильной дороги Чита-Хабаровск показало, что успех естественного возобновления леса зависит от двух факторов: удовлетворительного обсеменения непокрытой лесом площади и благоприятных условий для прорастания семян и роста самосева.

При наличии этих факторов песчаные карьеры площадью 1 5-16 га удовлетворительно зарастают основными лесообразующими породами в течение 3-4 лет. Этому способствуют, прежде всего, процессы, протекающие при замерзании и оттаивании почвы, особенно в позднее-весенний и ранне-осенний периоды, с образованием трещин различной ширины и глубины, имеющих клиновидную форму (широкие вверху 1 -2 см и узкие внизу), глубиной 6-7 см.

Обследование карьеров показало, что весной, в период массового выпадения семян, в образованные в почве трещины попадают в основном семена сосны обыкновенной. Осенью - семена лиственницы Гмелина и других пород, созревающих к концу вегетационного периода.

Весной почва, подсыхая по краям трещин, осыпается и присыпает семена сосны, в результате трещина уменьшается по глубине в 2-3 раза, а по ширине увеличивается до 4 см. В таком, присыпанном сухой почвой, состоянии семена могут находиться 1,0-1,5 года, практически без потери своей всхожести. Зимой они проходят стратификацию. После наступления благоприятных условий (тепла, влаги), состояние покоя сменяется прорастанием семян.

Осенью, опавшие семена лиственницы и других пород не прорастают, им не хватает тепла. Пройдя зимнюю стратификацию в трещинах почвы, весной они дают дружные всходы. Положительным моментом образования трещин в почве песчаных карьеров является сохранность семян от птиц и зверей.

Особенностью роста самосева является то, что в первый год всходы практически не вырастают из трещин выше уровня почвы. На зиму они прикрываются опавшей листвой, травой и снегом. В результате хорошо проходят перезимовку. Весной следующего года трещины дополнительно засыпаются почвой, а у всходов на поверхности остается побег высотой 1,5-2,0 см. В этом случае корневая шейка оказывается на 2-3 см ниже уровня почвы, что не влияет на дальнейший рост самосева.

Гравийные и щебенчатые карьеры зарастают медленнее с задержкой на 3-5 лет. Это связано, прежде всего, с их почвенными условиями. Как правило, опавшие семена древесных растений начинают прорастать после наноса почвенного слоя.

Неудовлетворительно зарастают крупные склоны песчаных и щебенчатых карьеров. Это связано с тем, что лесные насаждения, произрастающие рядом с карьером, обеспечивают непокрытую лесом площадь семенами на расстоянии 350-450 м. Поэтому в первую очередь зарастают кромки карьеров, расположенных возле лесных насаждений, а затем -их центральная часть, куда ветром семян наносится меньше.

Там, где возобновление отмечается как неудовлетворительное, необходимо планировать посадку лесных культур, оставляя кромки, примыкающие к лесу, шириной 100-150 м для естественного возобновления леса. В щебенчатых карьерах, расположенных внутри лесных насаждений, необходимо на дно наносить рыхлый плодородный слой почвы толщиной 20 см узкими полосами шириной 2 м с расстоянием между полосами 3-4 м и оставлять под естественное зарастание растениями.

В песчаных карьерах при отсутствии вблизи лесных насаждений нужно проводить посадку лесных культур. В крупных щебенчатых карьерах с большим удалением от естественных лесных насаждений (на расстояние более 350 м) следует так же проводить планировку поверхности, наносить плодородный слой почвы полосами шириной в 2 м, толщиной 20 см и затем проводить посадку лесных культур. Гравийные карьеры с большим удалением от естественного леса (более 450 м) также требуют проведения искусственного лесовосстановления с нанесением полосами плодородного слоя почвы шириной 2 м и толщиной 20 см.

Результаты проведенных исследований показали, что карьеры 7-8-летней давности зарастают хорошо (количество подроста 4-6 тыс. шт. на 1 га) также при наличии в окружении лесных насаждений. Карьеры в возрасте 3 -4 лет имеют неудовлетворительное возобновление (количество подроста 0,3-0,8 тыс. шт. на 1 га). Здесь сказывается биология древесных пород, поскольку годы с хорошим урожаем семян повторяются через 3-4 года.

Хорошее зарастание карьеров наблюдается на восточном и западном склонах хребтов. На северных склонах почва весной оттаивает медленно, часть всходов погибает от выжимания. На южных склонах почва оттаивает рано (в середине апреля) при почти ежедневных заморозках, а в начале мая она нагревается до 45-55°С, молодые всходы древесных растений погибают от заморозков и ожога корневой шейки.

В условиях Забайкальского края в карьерах на холодных почвах вначале появляется древесная растительность, а спустя 2-3 года появляется травянистая растительность. На горно-мерзлотных почвах в песчаных карьерах, где недостаточно питательных веществ, а в засушливую весну еще и влаги, древесные растения лучше выживают, чем травянистые растения. У древесных растений более глубокая корневая система. Кроме того, древесные породы используют микоризу, которая хорошо обеспечивает древесные растения влагой и питательными веществами.

Исследования показали, что песчано-грунтовые смеси в большинстве своем лесо-пригодны. На них хорошо возобновляются основные лесообразующие древесные растения. Естественно произрастающие древесно-кустарниковые породы в песчаных карьерах заметно отстают в росте от лесных насаждений, естественно произрастающих на границе карьеров.

Здесь сказывается структура грунтосмесей, неустойчивость водного режима, недостаток питательных веществ. На свежих почвах песчаных карьеров при достаточном количестве влаги естественно произрастают: лиственница Гмелина, береза плосколистная, бузина сибирская, малина сахалинская, тополь душистый, осина, смородина, таволга низкая, ольховник кустарниковый, черемуха азиатская, чозения, ива козья, тополь душистый, кедровый стланик, береза даурская. На влажных почвах в песчаных карьерах произрастают: сосна обыкновенная, лиственница Гмелина, береза плосколистная, кедровый стланик, шиповник иглистый, рододендрон даурский, черемуха азиатская, спирея средняя, ива росистая.

Лесные насаждения на карьерно-отвальных комплексах с течением времени становятся полноценной системой. Опыт создания лесных культур показал, что искусственное лесовосстановление нужно проводить с ориентировкой на виды аборигенной дендрофлоры с учетом почвенных условий и экспозиции склонов. На южных песчаных склонах нужно высаживать смешанные культуры, состоящие из хвойных и лиственных пород, причем смешение можно проводить рядами или полосами шириной в 8-10 рядов (30-40 м). Из древесных пород здесь можно использовать сосну обыкновенную, лиственницу Гмелина, березу плосколистную, тополь душистый, черемуху азиатскую. На теневых склонах, лучше высаживать лиственницу Гмелина, березу даурскую, тополь черный, черемуху Маака, грушу уссурийскую, ель азиатскую, иву козью, чозению.

Выводы

• Песчаные, гравийные и щебенчатые карьеры площадью 15-16 га, расположенные в окружении лесных насаждений, следует оставлять под естественное зарастание. Кромки более крупных карьеров шириной 150-200 также можно оставлять под естественное возобновление леса, а на остальной площади необходимо проводить посадку лесных культур.
• В песчаных, гравийных и щебенчатых карьерах, расположенных далеко от лесных насаждений (более 450 м), нужно на выровненную поверхность наносить плодородный слой почвы полосами шириной 2,0 м, толщиной 20 см с расстоянием между центрами полос 4 м. Крупные и глубокие карьеры можно использовать для рекреации, отводить под создание пляжей, прудов.