ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2008, № 4, с. 29-33
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ПОЛЯРНЫЙ ГОД
УДК 574.9
ФИТОМЕЛИОРАЦИЯ ПЕСЧАНЫХ МАССИВОВ ТЕРСКОГО БЕРЕГА
БЕЛОГО МОРЯ
© 2008 г. Е. В. Глухова
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Поступила в редакцию 01.02.2008 г.
Представлены результаты исследования разновозрастных насаждений сосны на песчаных массивах Терского берега Белого моря. Показана эффективность использования сосны обыкновенной, ко-лосняка песчаного для фитомелиорации в северных регионах. Отмечен лучший рост сосны при ее произрастании в группах по сравнению с одиночными деревьями.
Введение. Человек давно начал применять фи-томелиорацию опустыненных территорий. Сначала различные методы закрепления песков были разработаны и применены в аридных районах, значительно позднее подобные приемы были внедрены на антропогенно-нарушенных территориях, таких как отвалы, техногенные пустоши и т.п. Проблема сдерживания деградационных процессов песчаных массивов существует и на Севере. Примером служит Терский берег Белого моря (Мурманская область, Кольский полуостров), где насчитывается более 20 тыс. га песчаных массивов. Они возникли здесь как результат комплекса неблагоприятных природных факторов (легкий механический состав грунтов, сильные ветра, низкие температуры) и нерационального использования земель - вырубка леса, пожары, перевыпас скота и т.п.
Одним из наиболее эффективных методов борьбы с процессами деградации земель является фитомелиорация, т.е. закрепление песков с помощью посадки растений.
В качестве научно-практического эксперимента на территории одного из крупных песчаных массивов, расположенного в устье р. Варзуга, были проведены лесомелиоративные работы. Цель исследований - изучение состояния экосистем, формирующихся в результате фитомелиорации на песках Терского берега, как показателя эффективности рекультивации.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Проследить изменения в видовом составе формирующихся насаждений;
2. Проанализировать динамику основных мор-фометрических параметров сосны обыкновенной (высота и диаметр деревьев, их ежегодный прирост, возраст хвои и др.) в зависимости от времени посадок;
3. Оценить роль структуры насаждений в динамике этих показателей;
4. Исследовать содержание металлов, элементов питания в почве и хвое сосны (Мп, 2п, Си, К, Р2О5, К2О).
Объект и методы исследований. Местный климат характеризуется как умеренно континентальный с умеренно-холодной снежной зимой, коротким прохладным и влажным летом, затяжными влажными и прохладными периодами весны и осени. Температурный режим Терского побережья суровее, чем в центральных районах Кольского полуострова, так как Белое море в течение длительного времени покрыто льдами. Среднегодовая температура воздуха понижается от -0.2°С до -1.3°С [3]. По количеству осадков район можно отнести к достаточно увлажненному. Средняя многолетняя годовая величина относительной влажности 83%. Наибольшее влияние на результаты мелиоративных работ оказывают ветровые нагрузки, которые на побережье Белого моря достаточно велики. Ветровой режим имеет муссон-ный характер. Средняя годовая скорость ветра колеблется от 5 до 6 м/с [2].
Для Терского берега наиболее характерны такие формы рельефа как бугры, литоральные пляжи, древние и современные береговые валы, аккумулятивные террасы, образованные морскими волнами. Интересной формой является береговая надводная терраса высотой 3-4 м над уровнем прилива, определяющая аккумулятивный характер побережья на большем его протяжении. Значительные приливы обуславливают образование отложений, преимущественно песчаных [4]. Кроме того, в устье реки Варзуга есть небольшие участки абразионного берега. Причиной образования обнаженных участков песков изначально послужили вихревые потоки воздуха. Под действием ветра происходят перенос песка и образование бугров [2].
Высота, м 4.0 г 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
(а)
0 1985 Прирост, см
30 г 25 20 15 10 5
□ 1 □ 2
1990
1995
(б)
2000
□ 1 □ 2
1985 1990 1995 2000 Годы посадки деревьев
Рис. 1. (а) Высота сосны обыкновенной (1 - деревья, растущие в группе, 2 - отдельно стоящие деревья).
(б) Ежегодный прирост сосны обыкновенной (по измерениям 2006 г.) (1 - деревья, растущие в группе, 2 -отдельно стоящие деревья).
Площадь опустыненных территорий в устье р. Варзуга составляет более 2.2 тыс. га. На всей площади к середине XX в. полностью погибла древесная растительность, в результате перемещения песков в устье реки изменился гидрологический режим Варзуги. Песок, поступающий в русло реки приводил к формированию таких форм рельефа, как косы, отмели и пойменные террасы. Поверхность песков представляет собой волнистую равнину, поднимающуюся от моря в сторону реки. По мере удаления от моря волнистость территории песков увеличивается, приобретая в средней и прибрежной части бугристый характер. Бугристые пески - это сочетание крутых бугров различной величины с понижениями. Расстояние между буграми может быть от нескольких десятков сантиметров до нескольких метров. В понижениях между буграми присутствует подвижный надутый песок. В некоторых районах подвижные пески наступали на с. Кузо-мень. Это и привело к необходимости разрабатывать и внедрять методы закрепления песчаных массивов.
В различных регионах используют разные виды растений для восстановления опустыненных территорий. В аридных районах для посадки обычно высевают злаки. А на севере в качестве фитомелиоранта могут выступать древесные породы: сосна, береза, ива. Часто используются не-
прихотливые растения местной флоры, адаптированные к условиям среды. Такие растения должны иметь разветвленную корневую систему для закрепления поверхности [6].
Для закрепления песков на Терском берегу Белого моря в качестве лесообразующей культуры была выбрана сосна обыкновенная лапландская (Pinus sylvestris L.) и колосняк песчаный (Leymus arenarius (L.) Höchst.), который обеспечивает высокую приживаемость растений [5]. В течение 15 лет (1985-2000 гг.) было посажено более 60 га культур сосны, которые хорошо прижились, а к 15-20 летнему возрасту сформировали сосновый древостой.
Нами были изучены структура формирующихся сообществ, морфометрические показатели роста сосны и геохимический состав почвы и хвои сосны в посадках разного возраста (посадки 1985 г., 1990 г., 1995 г., 2000 г.). Исследования проводились в 2004 - 2007 гг. на пробных площадях размером 20 х 20 м2.
На каждой пробной площади было оценено видовое разнообразие сообществ (табл. 1). Измерялись основные морфометрические характеристики отдельно стоящих деревьев и деревьев, растущих в группе: высота дерева, диаметр ствола на высоте 1.3 м, ежегодный прирост и возраст хвои (всего было проанализировано 400 деревьев). Также были отобраны смешанные пробы почвы с горизонта 0-5 см и пробы хвои сосны с 40 деревьев для определения содержания элементов питания. Геохимический состав почвы и хвои сосны определялся методом атомной абсорбции.
Анализ данных позволил оценить видовое разнообразие формирующихся сообществ. Флористическое разнообразие в посадках 2000 г. составляет 3 вида, которые использовались для фитоме-лиорации (табл. 1). В молодых посадках травяной ярус разрежен и представлен колосняком песчаным (Leymus arenarius) и сорными видами, такими как щавель (Rumex sp.) и чабрец (Thymus sp.). В посадках 1985 г. древесный ярус из сосны уже образует сомкнутые насаждения, в кустарниковом ярусе преобладает можжевельник (Juniperus sibirica). В травяно-кустарничковом ярусе встречаются вороника (Empetrum nigrum L.), голубика (Vaccinium uliginosum L.), брусника (Vaccinium vi-tis-idea L.), вереск (Calluna vulgaris L.). В несплошном напочвенном покрове появились лишайники (Cladina mitis, ë. rangiferina).
Исследования состояния сосновых сообществ показали значительные изменения морфометри-ческих характеристик посадок сосны не только с возрастом, но и в связи с характером размещения (между деревьями, растущими в группе и отдельно стоящими). Так, например, высота деревьев изменяется от 0.5 м у посадок 5-летнего возраста до 3.5 м у посадок 20-летнего возраста (рис. 1а).
ФИТОМЕЛИОРАЦИЯ ПЕСЧАНЫХ МАССИВОВ ТЕРСКОГО БЕРЕГА Таблица 1. Некоторые фитоценотические характеристики исследованных сообществ
Годы посад- Виды ПП, % (сомкнну-тость для Общее количество Hср, м Dcp, см Признаки семено-
ки древесно- видов шения
го яруса)
Содержание Mn/Zn (мг/кг) в хвое сосны
1 3.8 9 есть 1.3/1.45
1 2.5 5 нет 1.4/1.38
1 1.5 2.5 нет 1.3/1.29
1 0.5 1 есть 1.47/1.3
2 45 — нет
2 30 - нет
1 25 - нет
1985 1990 1995 2000
1985 1990 1995 2000
1985
1990 1995
2000
Pinus sylvestris Pinus sylvestris Pinus sylvestris Pinus sylvestris
Juniperus sibirica, Calluna vulgaris Juniperus sibirica, Calluna vulgaris Juniperus sibirica Отсутствует
Древесный ярус 0.7 0.5 0.3 0.1
Кустарниковый ярус 15 15 10
Травяно-кустарничковый ярус
Leymus arenaris, Rumex sp., Thymus sp., Em-petrum nigrum, Vaccinium uliginosum, Vacci-nium. vitis-idaea, Vaccinium uliginosum)
Leymus arenaris, Rumex sp., Empetrum nigrum
Vaccinium uliginosum, Vaccinium. vitis-idaea Leymus arenaris, Rumex sp., Thymus sp.
Leumus arenaris (L.) Höchst, Rumex acetosa, Thymus L.
Мохово-лишайниковый ярус
75
55 35
10
7
30
25 20
15
есть
есть есть
нет
1985 Cladina mitis, С. rangiferina 5 2 5 - нет
1990 Cladina mitis 5 1 5 - нет
1995 Отсутствует - - - - -
2000 Отсутствует - - - - -
При этом высота деревьев, растущих в группе, на всех пробных площадях превышает высоту отдельно стоящих деревьев во все годы посадки. Существенная разница в высоте деревьев, растущих в группе и отдельно стоящих, отмечается у насаждений старше 10 лет.
Резкий скачок в приросте диаметра ствола на высоте 1.3 м наблюдается у деревьев старше 15 лет. Существенные различия между деревьями, растущими в группе и отдельно стоящими, наблюдаются также у деревьев старше 15 лет (рис. 16).
Разница в высоте деревьев зависит от скорости их роста. Ежегодный прирост, измеренный в 2006 г., меняется от 13.1 см до 24 см, при этом, ч
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.