В соответствии с требованиями ГОСТ 17.5.3.04-83 «Охрана природы. Земли. Общие требования к рекультивации земель» рекультивации подлежат нарушенные земли всех категорий, а также прилегающие земельные участки, полностью или частично утратившие продуктивность в результате отрицательного воздействия нарушенных земель. Лесонасаждения создаются с целью увеличения лесного фонда, оздоровления окружающей среды; создания рекреационных зон.
Лесохозяйственное направление рекультивации предусматривает создание искусственных насаждений на нарушенных землях. Ограничивающим фактором для роста растений в данном случае является бедность почв по обеспеченности питательными элементами и нарушенный водный баланс территории.
Оценке роста древесных растений после проведения лесохозяйственных мелиораций в последнее время посвящается все большее число исследований [1–3].
В решении вопросов восстановления нарушенных ландшафтов наиболее важными являются местные виды. Одним из аргументов в поддержку данного высказывания является важнейшая роль аборигенных видов в сохранении естественных экосистем. Они лучше приспособлены к местным условиям, есть возможность заготовки семенного материала на месте, а также восстанавливающаяся растительность будет ближе к ранее произраставшей [3]. При рассмотрении вопроса использования интродуцируемых видов для лесохозяйственной рекультивации следует учитывать мировой опыт использования инорайонных древесных видов и негативные последствия инвазии [3, 4].
В пределах Вологодской области в естественных насаждениях дуб черешчатый встречается редко, занесен в региональную Красную книгу. Северная граница его ареала проходит южнее г. Вологды, что определяет экстразональность вида для условий области. Однако исследователи отмечают и более северное расположение дуба черешчатого [5].
Нужно отметить, что в населенных пунктах Quercus robur L. встречается в зеленых насаждениях различного пользования повсеместно, растет медленно, плодоносит и дает жизнеспособные плоды.
В рамках проводимого исследования по изучению видового состава и санитарно-гигиенического состояния зеленых насаждений, находящихся в антропогенной среде, в том числе изучены культуры дуба черешчатого, созданные на территории частично рекультивированного карьера. Одним из направлений исследований являлось определение успешности использования Quercus robur L. для решения задач восстановления нарушенных земель в условиях южной подзоны тайги.
Mатериалы и методы исследования
В ходе исследований применен метод подеревной инвентаризации насаждений, определены биометрические показатели растений. С помощью электронного штангенциркуля Matrix установлены морфометрические показатели желудей: длина, ширина. Рассчитан коэффициент формы как отношение длины к диаметру. Статистическая обработка результатов проведена в MS Excel.
Результаты исследования и их обсуждение
В 1974 г. для решения задач по восстановлению нарушенных земель на территории частично рекультивированного карьера по добыче глины, ныне территория г. Грязовца (58 °52′48″ с.ш., 40 °15′08″ в.д.) Вологодской области, были созданы культуры дуба черешчатого. Насаждения созданы однолетними сеянцами, выращенными в питомнике Грязовецкого лесхоза. Общая площадь насаждения 3 га. Посадка проведена вручную под меч Колесова.
Рост и развитие изучаемых культур дуба черешчатого определяются достаточно суровыми естественными условиями южно-таежной подзоны. Климат умеренно континентальный с продолжительной холодной многоснежной зимой, короткой весной с неустойчивыми температурами, относительно коротким умеренно теплым увлажненным летом, продолжительной и ненастной осенью. Период с отрицательными температурами воздуха длится 160 дней, с положительными температурами +5 °С – 165 дней, выше +10 °С – 115 дней [6].
Общий рельеф местности равнинный с небольшими уклонами. В ходе изучения района расположения культур выявлены два участка, отличающиеся микрорельефом и условиями произрастания (освещенность, влажность почвы).
Почвы дерново-сильноподзолистые на покровной глине. Грунтовые воды залегают на глубине 2–2,5 м. Дуб черешчатый предъявляет высокие требования к почвенным условиям, хотя может расти на разнообразных по механическому составу и богатству почвах.
Схема закладки культур дуба черешчатого 2,0 м×1,3 м, общее количество высаженных растений 4000 шт. После закладки культур проводились агрономические уходы в течение трех лет: рыхление почвы, прополка, рубки ухода. В. Решетников и К. Сторожишина [7] пришли к выводу, что рост дуба черешчатого в возрасте старше 6 лет зависит не от обработки почвы, а от своевременности и интенсивности лесоводственных уходов. В 1982 г. выпавшие деревья заменялись саженцами ели, в 1999 г. – саженцами дуба черешчатого. К возрасту 39 лет насаждение имело состав 8Д2Е при полноте 0,6.
Живой напочвенный покров развит достаточно интенсивно. Общее проективное покрытие составляет 80 %.
Наиболее важными характеристиками ценопопуляции являются средние диаметр и высота деревьев [8]. Оценить успешность роста культур дуба на рекультивируемых землях можно, сравнив их с искусственно созданными культурами дуба, растущими в естественных почвенно-климатических условиях в парке «Чуглы».
Парк «Чуглы» расположен в Верховажском районе (подзона средней тайги), что определяет менее благоприятные условия для роста дуба черешчатого. Схема посадки 3×3 м. Рельеф территории неоднороден. Посадки дуба черешчатого располагаются на первой надпойменной террасе р. Кулой. Материнская порода залегает достаточно близко к поверхности земли и представлена суглинистыми моренными отложениями, переходящими в глину темно-коричневого цвета. Верхний плодородный слой имеет толщину 11 см. Почва дерново-слабоподзолистая. Грунтовые воды залегают близко от поверхности земли (0,5–1,7 м).
Отсутствие в настоящее время рубок ухода и высокая плотность посадки на участках рекультивированного карьера приводят к изреживанию деревьев и препятствуют их нормальному росту (табл. 1).
Таблица 1
Параметрические характеристики стволов дуба черешчатого для условий Вологодской области
|
Показатели |
Культуры на рекультивируемых землях (г. Грязовец) |
Парк «Чуглы», Верховажский р-н |
|
|
участок 1 |
участок 2 |
||
|
Возраст, лет |
39 |
39 |
28 |
|
Диаметр ствола на высоте 1,3 м, см |
16,5 ± 0,5 |
9,8 ± 0,5 |
9,8 ± 0,3 |
|
Средний годовой прирост по диаметру ствола, см |
0,41 |
0,25 |
0,38 |
|
Диаметр кроны, м |
2,4 ± 0,1 |
2,3 ± 0,1 |
2,8 ± 0,1 |
|
Высота ствола, м |
13,8 ± 0,8 |
11,8 ± 0,6 |
10,6 ± 0,4 |
|
Средний годовой прирост по высоте ствола, м |
0,35 |
0,30 |
0,41 |
Деревья имеют неширокую крону, расположенную в верхней трети по высоте ствола. Нормально развитую крону имеют только деревья на границах участков 1 и 2.
Второй участок характеризуется наличием большего числа тонкомерных молодых деревьев и, как следствие, меньшими значениями средних показателей: диаметр, высота, годовые приросты по диаметру ствола и высоте. Средний диаметр стволов дуба черешчатого для наиболее молодых посадок парка «Чуглы» соответствует среднему диаметру на втором участке культур рекультивируемых земель. Средний годовой прирост по диаметру ствола выше для стволов, расположенных на втором участке, и несколько ниже для стволов первого участка. Средний годовой прирост по высоте ствола выше для условий Верховажского района. Этот факт свидетельствует о том, что в условиях, менее благоприятных по климатическим условиям, но более благоприятных с точки зрения плодородия почв, освещенности территории дуб черешчатый имеет лучшие биометрические показатели деревьев.
В ходе обследования культур на рекультивируемых землях выявлены деревья, относящиеся в основном ко 2 классу жизненного состояния (50,0 % от всех учтенных стволов) (табл. 2).
Таблица 2
Классы санитарного состояния дуба черешчатого для условий Вологодской области, %
|
Участок |
Категории состояния |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
парк «Чуглы» |
74,0 |
22,6 |
– |
– |
– |
3,4 |
|
участок 1 |
36,1 |
61,8 |
– |
– |
– |
2,1 |
|
участок 2 |
49,1 |
39,6 |
– |
– |
– |
11,3 |
В дубравах особенно часто наблюдаются морозобойные трещины деревьев. Повреждение этим пороком зависит от лесорастительных условий участка, полноты, структуры насаждений и индивидуальных особенностей деревьев. Степень повреждения возрастает с увеличением диаметра деревьев и снижается с повышением полноты древостоя [9]. В насаждениях морозобойные трещины встречаются в культурах в пределах 2,8–23,7 % (табл. 3). Однако в наибольшей степени деревья на рекультивируемых землях подвержены механическим повреждениям, что объясняется расположением культур в городской черте.
Таблица 3
Выявленные пороки стволов дуба черешчатого для условий Вологодской области, %
|
Насаждение |
Морозобойные трещины |
Грибные поражения |
Гниль |
Механические повреждения |
Дупло |
|
участок 1 |
23,7 |
– |
23,7 |
36,1 |
1,0 |
|
участок 2 |
2,8 |
– |
1,9 |
38,7 |
0,9 |
|
«Чуглы» |
8,8 |
1,5 |
4,9 |
– |
2,4 |
Известно, что при росте на свободе дуб начинает плодоносить с 10–20 лет, в насаждениях – с 40–60 лет [10]. В 2014–2015 гг. желуди были обнаружены лишь на нескольких деревьях, расположенных на границах участков 1 и 2. На первом участке желуди собраны с деревьев диаметра 16,0–18,0 см, на втором участке – диаметром 14,0–16,0 см. Количество поврежденных желудей в целом по культурам дуба черешчатого (участки 1 и 2) составляет 4 %. Полученные данные представлены в табл. 4 и 5.
Таблица 4
Характеристики желудей дуба черешчатого для условий Вологодской области
|
№ п/п |
Характеристика |
Участок 1 |
Участок 2 |
|
1 |
Количество, шт. |
52 |
195 |
|
2 |
Длина, см |
22,74 ± 0,42 |
23,73 ± 0,24 |
|
3 |
Диаметр, см |
13,42 ± 0,25 |
13,20 ± 0,13 |
|
4 |
Масса желудя, г |
2,23 ± 0,14 |
2,38 ± 0,07 |
|
Масса 1000 штук (в пересчете), г |
2225,96 |
2382,10 |
|
|
5 |
Фракции, % |
||
|
мелкие |
78,8 |
75,9 |
|
|
средние |
21,2 |
24,1 |
|
|
крупные |
– |
– |
Таблица 5
Распределение желудей по коэффициенту формы для условий Вологодской области
|
Участок |
Распределение желудей по коэффициенту формы, % |
|||||||||||
|
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
|
|
1 |
– |
1,9 |
– |
5,8 |
34,6 |
32,7 |
11,5 |
1,9 |
5,8 |
1,9 |
1,9 |
1,9 |
|
2 |
0,5 |
0,5 |
1,5 |
2,1 |
7,2 |
24,1 |
20,5 |
32,3 |
6,7 |
3,1 |
1,5 |
– |
Условно желуди делят на 3 фракции: мелкие – с массой от 0,1 до 3,0 г; средние – от 3,1 до 6,0 г; крупные – от 6,1 до 9,0 г [9, 11]. Результаты обработки данных показывают: насаждения дуба черешчатого характеризуются наличием желудей мелкой фракции: 78,8 % для участка 1 и 75,9 % для участка 2. Крупные фракции отсутствуют в том и другом случае.
Преобладают желуди с коэффициентами формы 1,6–1,7 на участке 1 и 1,7–1,9 на участке 2. Редко встречаются желуди с коэффициентом формы 1,2–1,4 (очень широкие и короткие) и 2,2–2,3 (очень длинные и узкие).
Устойчивость к болезням оценивали по доле пораженных деревьев. В изучаемых культурах чаще всего встречается мучнистая роса листьев (Microsphaera alphitoides Griff. et Maubl.) – 63 % случаев. Бурой пятнистостью (Gloesporium quercinum West.) листья поражены в меньшей степени. Учтено лишь 11,0 % случаев. Лишайниками и мхами покрыты 86 % стволов деревьев.
Таким образом, в результате проведенных исследований получены некоторые результаты, характеризующие параметрические показатели стволов и морфометрические признаки репродуктивных органов дуба черешчатого. Доля вклада в урожай на данном этапе развития культур в значительной степени определяется долей мелких желудей, крупные желуди в составе отсутствуют. В целом данные о массе и форме желудей свидетельствуют о сохранении индивидуальных особенностей деревьев в созданных культурах дуба. Таким образом, Quercus robur L. может рассматриваться в качестве культуры для рекультивируемых земель. При использовании правильных агротехнических приемов и своевременных лесохозяйственных уходах рост дуба черешчатого на рекультивируемых землях в условиях подзоны южной тайги может быть достаточно успешным.