Введение к работе
Актуальность. Площадь нарушенных земель в Кузбассе достигает 100 тыс. га. С учетом урбанизированных территорий - 250 тыс. га, общие потери земельного фонда составляют около 15$ всей площади региона, характеризующегося очень высокой плотностью населения (120 чел. на км ). Нарушение естественных ландшафтов горнодобывающими работами оказывается весьма существенным элементом, определяющим кризисную экологическую ситуацию, усугубляемую интенсивным загрязнением воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод химической и металлургической промышленностью, крупными ТЭЦ. По этим причинам восстановление биологической продуктивности нарушенных земель становится социальной проблемой, от успешности решения которой зависит нормальное существование населения. При этом лесной рекультивации принадлежит важнейшая роль в преобразовании и облагораживании окружающей среды. Лесная растительность отличается долговечностью, устойчивостью к неблагоприятным факторам. Она дает большую массу "живого вещества" на единицу площади и в целом обладает значительными средообразующими функциями. Все это придает лесной рекультивации приоритет перед другими видами рекультивации, что однако не снижает важности и необходимости последних.
Цель работы - разработать эколого-биологические основы лесной рекультивации техногенных земель в Кузбассе.
Задачи исследований.
определить лесорастительный потенциал техногенных земель на основе анализа характеристик их эдафических свойств (водно-физических, физических, химических, микроклиматических и др.);
исследовать особенности онтогенеза древесных видов, проявляемых ими на рекультивированных землях;
изучить процессы естественного зарастания нарушенных земель травянистой и древесной растительностью, как важнейшие критерии оценки лесорастительных условий;
классифицировать деревья и кустарники по их пригодности для лесной рекультивации разных типов нарушенных земель и в разных природных зонах;
оценить продуктивность лесонасаждений на рекультивированных землях и наметить способы ее повышения;
- разработать систему мероприятий по лесной рекультивации техногенных земель, включающую подбор ассортимента древесных видов, смешение лесньк культур и принципы формирования лесных фито ценозов разного функционального назначения для специфических условий техногенных ландшафтов.
На-учная новизна. Расширено существующее представление о норме эдафических требований деревьев и кустарников на специфических субстратах нарушенных земель, в частности установлено, что отвалы горных пород пригодны для выращивания симбиотрофных видов деревьев и кустарников. На рыхлых насыпных грунтах у деревьев формируются мощные корневые системы, объем охвата грунтовой толщи и относительная масса корней выше, чем на зональных почвах, что в определенной степени компенсирует низкую концентрацию элементов минерального питания.
Установлено, что в толще породных отвалов интенсивно проходит процесс конденсации парообразной влаги, улучшающей влаго-обеспеченность растений.
Разработана классификация горных пород Кузбасса по их пригодности для лесной рекультивации.
Исследован процесс естественного зарастания отвалов горных пород травянистой и древесной растительностью в горнотаежной и лесостепной зонах региона.
Определены биоэкологические особенности 40 видов деревьев и кустарников, проявляемые ими в культуре на техногенных землях, на основании чего составлен ассортимент видов для различных условий.
Практическая значимость и реализация научных разработок. Выполненные исследования и опытные работы по теме диссертации явились основой для организации широкомасштабных производственных посадок леса на рекультивируемых землях в Кузбассе. По рекомендациям автора проведена лесная рекультивация отвалов пород угольных разрезов и планировочных полей шахт на площади около 9,0 тыс. гектаров, а также карьеров строительных материалов и других нарушенных земель на площади 0,5 тыс. гектаров. Созданные лесонасаждения имеют высокую продуктивность, устойчивы к неблагоприятным техногенным факторам, обладают высокими средообра-аующими функциями.
С 1974 года в состав лесных культур на рекультивируемых отвалах вводится облепиха крушиновидная. К 1990 году посажено около 1,3 тыс.га насаждений с участием в составе облепихи и 0,8 тыс.га чистых облепишников, этим создана сырьевая база ценной ягодной и лекарственной культуры. На ее основе концерном "Кузбассразрезуголь" построен цех для получения облепихового масла и пищевых продуктов (с переработкой 1000 тонн ягоды в год).
Разработаны "Рекомендации по созданию лесных насаждений на отвалах угольных разрезов Кузбасса", утвержденные НТО Госкомлес-хоза СССР (1987). Суммарная стоимость разработанных по этим рекомендациям проектов лесной рекультивации отработанных земель составляет около 8 млн. рублей.
Защищаемые положения. I. Оценка лесорастительных свойств техногенных земель с экологической позиции.
-
Ассортимент видов местной арборифлоры и интродуцентов для облесения нарушенных земель.
-
Принципы, методы и приемы лесной рекультивации техногенных земель.
Обоснованность выводов и рекомендаций. Исследования по теме проводились с 1969 года на нарушенных землях угольных разрезов, шахт и других горнодобывающих предприятий. На 60 объектах рекультивации заложено около 150 пробных площадей, на которых выполнены комплексные почвенные, геоботанические, лесоводствен-ные исследования. Обоснованность выводов и предложений подтверждается широким производственным опытом, наличием около 10 тыс. га лесных культур на рекультивированных землях в возрасте до 20 лет, созданных по рекомендациям автора.
Апробация т>аботы. Материалы диссертационной работы докладывались на УП Международном симпозиуме "Рекультивация ландшафтов, нарушенных промышленной деятельностью" в Забже, Катовице -Польша (1980), совещании стран-членов СЭВ в Новокузнецке, Меж-дуреченске (1985), Всесоюзных научно-практических конференциях, симпозиумах, совещаниях - "Рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых" (Орджоникидзе, 1977), "Охрана окружающей природной среды на предприятиях Министерства угольной промышленности СССР" (Москва, 1977), "Рекультивация земель в СССР" (Москва, 1982), "Рекультивация земель, нарушенных горными работами" (Кемерово, 1982), "Шахта будущего" (Новосибирск, 1973), "Экологические проблемы угольной промышленности Кузбасса" (Меж-
дуреченск, 1989), на Всесоюзных координационных совещаниях по рекультивации (Москва, 1974, 1978, 1979, 1983, 1987), региональных научно-производственных конференциях по рекультивации в Тарту (1978), Свердловске ( 1984, 1989), Воронеже (1985), конференции "Социально-экологические проблемы интенсификации открытой угледобычи в Кузбассе" (Кемерово, 1987), Всесоюзных семинарах по рекультивации в Новосибирске (1975, 1984), щколах-се-минарах MIX-РСФСР в Новокузнецке (1971, 1979, 1980, 1983), и ряде других.'
Публикации. По теме диссертации опубликовано 48 научных работ, в том числе I монография, 4 научно-популярных книги. Общий объем опубликованных работ 42 печ. листа.
Содержание и объем работы. Диссертация состоит из введения 7 глав, выводов, списка литературы. Она изложена на 282 страницах, текст занимает 260 страниц. В диссертации содеркится 30 таблиц, 25 рисунков. Список литературы включает 302 названия источников, в том числе 55 зарубежных авторов.