Мануїлова Галина Миколаївна

УДК 635*928:712*252

ФІТОМЕЛІОРАЦІЯ ДЕВАСТОВАНИХ ЛАНДШАФТІВ
В УМОВАХ Львівщини

06.03.01 – лісові культури та фітомеліорація

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Львів — 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському державному лісотехнічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник – доктор сільськогосподарських наук, професор

Кучерявий Володимир Панасович, Український державний лісотехнічний університет, завідувач кафедри ландшафтної архітектури, садово-паркового господарства та урбоекології

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Левон Федір Михайлович, Національний ботанічний сад ім. М.М.Гришка НАН України, старший науковий співробітник відділу дендрології та паркознавства

кандидат сільськогосподарських наук, старший науковий співробітник Бродович Роман Іларіонович, Український науково-дослідний інститут гірського лісівництва ім. П.С.Пастернака Держкомлісгоспу України, заступник директора з наукової роботи

Провідна установа – Національний аграрний університет Кабінету Міністрів України, кафедра лісової меліорації, м. Київ

Захист відбудеться “24” лютого 2005 р. о 14 годині 30 хв. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.072.02 в Українському державному лісотехнічному університеті Міністерства освіти і науки України за адресою: 79057, м. Львів, вул. генерала Чупринки, 103, зал засідань.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Українського державного лісотехнічного університету за адресою: 79057, м. Львів, вул. генерала Чупринки, 101.

Автореферат розісланий “24” січня 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Кульчицький-Жигайло І.Є.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Проблема припинення техногенної деградації земель та їх фітомеліорації набула загальнопланетарного виміру та потребує негайного вирішення у світлі ідей сталого розвитку. Реалізація права людини на безпечне для її життя і здоров’я довкілля є головною метою екологічної політики в Україні.

Викладені питання актуальні для західного регіону України, де протягом кількох десятиліть практикується масштабне видобування відкритим способом піску, глини та сірки. Внаслідок цього, лише у Львівській області налічується 13,1 тис. га повністю девастованих земель. Їх фітомеліорація ускладнена втраченим потенціалом родючості та несприятливими локальними клімато-гідрологічними умовами. Оптимізація відновних процесів на девастованих ландшафтах можлива за умови вироблення комплексу фітомеліоративних заходів на основі пізнання агроекологічних умов та особливостей формування рослинного покриву.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились протягом 1998-2003 рр. відповідно до держбюджетних тем кафедри екології та ландшафтної архітектури Українського державного лісотехнічного університету: “Підвищення фітомеліоративної ефективності рослинного покриву урбогенних та техногенних ландшафтів” (ДБ 14.02-96, № держреєстрації 0196U024100), “Антропогенно-природні сукцесії рослинного покриву техногенних ландшафтів та шляхи їх оптимізації” (ДБ 14.02-99, № держреєстрації 0100U001123).

Мета і завдання досліджень. Мета роботи – обґрунтувати шляхи фітомеліорації девастованих ландшафтів на основі вивчення агроекологічних умов природно-техногенних комплексів гірничодобувних підприємств та особливостей формування на них стабілізованого рослинного покриву. Відповідно до зазначеної мети поставлено наступні завдання:

- вивчити природно-техногенні особливості територій девастованих відкритими гірничими роботами, в т. ч. агроекологічні особливості техногенних ґрунтосумішей;

- дослідити стабілізований рослинний покрив девастованих земель гірничодобувних кар’єрів (флористичну та екологічну структуру, ценотичну організацію, просторово-біометричні особливості, динаміку та природній процес заростання девастованих земель);

- дослідити стан і особливості росту лісових культур на відвалах та еродованих землях лісового фонду;

- обґрунтувати шляхи комплексної фітомеліорації девастованих ландшафтів.

Об’єктом дослідження є стабілізована рослинність девастованих земель.

Предмет дослідження – агроекологічні особливості формування стабілізованих рослинних комплексів на девастованих територіях.

Методики досліджень – апробовані ґрунтознавчі, геохімічні, фітоценотичні, лісівничі, статистичні.

Наукова новизна. Вперше обґрунтовано шляхи фітомеліорації кар’єрно-відвальних комплексів в умовах Львівщини на основі дослідження сучасних агроекологічних умов девастованих земель та стану їх стабілізованого рослинного покриву.

Для більшості едифікаторних та субедифікаторних видів з’ясовано їх еколого-біологічні особливості, еколого-ценотичну стратегію та фітомеліоративні властивості. Вивчено стійкість окремих чагарникових та деревних порід до несприятливих факторів середовища девастованих ландшафтів. Запропоновано оптимальні способи та схеми створення фітомеліоративних насаджень на девастованих ландшафтах, які враховують природні тенденції рекультиваційних сукцесій.

Практичне значення. Розроблено та науково обґрунтовано практичні рекомендації шляхів фітомеліорації земель девастованих ландшафтів та повернення їм господарської цінності, які прийняті до використання у практичну діяльність РЛП “Знесіння” (Акт на впровадження від 21.09.2004р.) та підприємства “Екодизайн” фундації “Центр екологічних ініціатив” (Акт на впровадження від 23.09.2004р.). Заходи щодо оптимізації фітомеліорації девастованих ландшафтів базуються на підборі оптимального асортименту фітомеліоративних трав’яних, чагарникових та деревних видів.

Особистий внесок автора. Автором самостійно проведено літературний пошук, опрацьовано методики, виконано весь обсяг польових досліджень та їх статистичну обробку. Аналітичне опрацювання, узагальнення зібраних матеріалів виконано за допомогою оригінальної комп’ютерної бази даних та включає методи факторної ординації для виявлення впливу агроекологічних факторів на стан та структуру трав’яної, чагарникової та деревної рослинності, з’ясування еколого-ценотичних особливостей едифікаторів, субедифікаторів стабілізованої лучно-степової рослинності та лісових культур кар’єрно–відвальних ландшафтів, а також еродованих земель лісового фонду. Розроблено шляхи комплексної фітомеліорації техногенних земель гірничодобувних підприємств та рекомендації виробництву.

Апробація роботи. Результати досліджень та основні положення роботи оприлюднені на міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми та перспективи розвитку лісівничої освіти, науки та виробництва” (Львів, 14-16 квітня, 1999 р.), міжнародній науковій конференції “Лісотехнічна освіта і наука в контексті проблем довкілля і розвитку: стратегія на ХХІ століття ” (Львів, 12-19 вересня 1999 р.), міжнародній науково-практичній конференції “Розточанський збір-2000” (с. Старичі, 17-18 листопада 2000 р.), науковій конференції студентів та аспірантів “Реалії, проблеми та перспективи розвитку географії в Україні” (Львів, 20-22 квітня 2000 р.), на науково-технічних конференціях УкрДЛТУ (Львів, 1999-2001 рр.).

Публікації. Результати дисертації опубліковані у 3 наукових статтях та матеріалах доповіді на міжнародній конференції.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, шести розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Робота викладена на 143 ст. машинописного тексту, включає 24 рисунки, 16 таблиць, 40 додатків. Список використаних літературних джерел містить 231 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ роботи

практика та проблеми фітомеліорації девастованих ландшафтів

Досвід рекультивації девастованих земель охоплює щонайменше 150 років і в окремих випадках дав позитивні результати. Найбільший розмах і планомірний розвиток рекультиваційні роботи отримали після другої світової війни в таких країнах як Великобританія, США, Німеччина, Чехія, Польща, Югославія, Угорщина, Болгарія. Узагальнення щодо проведених досліджень викладені у працях С. Штиса (1983), К. Вернера (1973), Я. Гжешти (1970, 1972), Т. Скавіни (1972). Відновленням техногенних ландшафтів в СРСР займались А.Д. Гогатишвілі (1973), Л.В. Моторіна та В.А. Овчинников (1975), Л.С. Застенський та Л.Л. Застенська (1991). В Україні початок досліджень по рекультивації порушених земель був покладений спробами озеленення териконів у Донбасі, проведеними у 1948-1951 рр. Інститутом лісівництва АН УРСР (А.І. Зражевський (1951)). Питаннями заліснення відвалів займався В.Н. Данько (1988, 1991). Особливостям рекультивації земель Передкарпаття присвячені праці М.Т. Гончара та Б.О. Сабана (1979, 1986), В.С. Старостки (1974), Р.Н. Панаса (1989).

Проте ефективних методів фітомеліорації, зокрема у лісостеповій зоні заходу України, досі не розроблено. Це особливо стосується територій масштабних розкривних робіт, більша частина яких на сьогодні представлена відпрацьованими кар’єрними виїмками та відвалами гірських порід, на яких сформувалися стабілізовані трав’янисті фітоценози.

Питання розробки наукових засад фітомеліорації девастованих земель гірничодобувних підприємств Львівщини є актуальним, оскільки на даний час відсутній успішний досвід фітомеліоративних робіт, завершальним етапом яких стало б повернення девастованих земель до господарського використання.

Програма, методика та об’єкти досліджень

Програмою досліджень передбачалося:

- вивчення природно-техногенних, зокрема агроекологічних, особливостей територій, порушених відкритими гірничими роботами; сучасного стану, структури та напрямів формування рослинного покриву; особливостей росту сіянців деревних та чагарникових видів на ґрунтосумішах досліджених кар’єрів та відвалів, а також існуючих лісових культур на відвалах та водночас штучних деревостанів старшого віку на еродованих землях низької родючості;

- обґрунтування шляхів комплексної фітомеліорації техногенно-девастованих земель гірничодобувних підприємств у регіоні.

Вивчення агроекологічних особливостей ґрунтосумішей здійснювали згідно ГОСТів, де досліджували усереднені зразки ґрунту по 30 показниках.

Структуру (видову, просторову, популяційну) фітоценозів девастованих земель досліджували шляхом складання фітоценотичних описів за апробованою методикою (Ярошенко, 1961). В ході маршрутних обстежень складено 249 описів фітоценозів.

Аналіз та узагальнення зібраних матеріалів по флорі здійснювали за еколого-флористичним принципом школи Й. Браун-Бланке (Braun–Blanquet, 1951). Результати спостережень оброблялись статистичним методом, де види рослин групували за класами постійності. Результати обробки та узагальнення матеріалів досліджень наведено у вигляді фітоценонів (Миркин, 1989).

Вивчення стану лісових культур на відвалах проводили на тимчасових пробних площах згідно методики Огиевского, Хирова (1964).

Обробку результатів спостережень здійснювали у спеціально створеній базі даних в середовищі Access-2000.

Об’єктами дослідження були вибрані кар’єр та відпрацьовані відвали порід Яворівського ДГХП “Сірка”, утворені при відкритому видобутку сірки, кар’єри та відвали Ясеницького родовища піску та Західний і Східний Знесінські кар’єри, розміщені на території РЛП “Знесіння” у м. Львові. Вони знаходяться у межах Західно-української лісостепової провінції, зокрема фізико-географічних областей Малого-Полісся, Розточчя та Давидівського горбогір’я.

Природно-екологічні особливості кар’єрів і відвалів та їх придатність для фітомеліорації

Природно-екологічні особливості техногенних едафотопів гірничодобувних кар’єрів залежать від їх глибини та площі, характеру, механічних та фізичних властивостей гірських порід, їх водонасичення, а також об’єму, форми, стійкості та характеру нагромаджених ґрунтосумішей відвалів.

Доцільність і можливості рекультивації залежать від рівня дзеркала ґрунтових вод, тобто потенційних меж затоплення кар’єрів. Неглибокі відкриті розробки, якщо вони не затоплюються, за звичай швидко вкриваються трав’яною, а надалі й чагарниковою рослинністю.

Процес формування рослинного покриву в значній мірі залежить від стійкості оголеного геологічного субстрату (піску, суглинку, глини).

Фізичні властивості ґрунтосумішей у кар’єрах та на відвалах кар’єрів відзначаються досить широкою амплітудою пористості ґрунту, польової вологості та густини твердої фази. Густина твердої фази ґрунтосумішей коливається від 2,45 г/см3 до 2,63 г/см3, що відповідає малогумусним мінеральним горизонтам. Забезпеченість вологою ґрунтосумішей та їх пористість є достатньою для росту та розвитку трав’яної рослинності (рис.1).

Доволі відмінна геохімічна ситуація виявляється на схилових ділянках різних кар’єрів. Якщо рН коливається в межах від 6,8 до 7,2, то значення гідролітичної кислотності лежить в більш широких межах – від 0,01 до 0,7 мг-екв/100г. Значення суми обмінних основ лежать в межах 25-50 мг-екв/100г. Найнижча кислотність – 6,7-6,8 рН характерна для ґрунтосумішей схилів кар’єру ДГХП “Сірка”.

Ґрунтосуміші відвалів та суходільних частин кар’єрів майже неструктуровані, дуже слабо забезпечені гумусом (до 0,19 % у піщаних та до 0,5 % у глинисто- мергельних ґрунтосумішах),

Рис. 1. Фізичні властивості ґрунтосумішей Ясеницького родовища піску

дно кар’єру верх борту

вершина внутрішнього відвалу контроль, сосновий ліс

нижня частина борту

NPK та відзначаються нейтральною реакцією, недостатніми вбірними та водоутримуючими властивостями, що в комплексі визначає їх дуже низьку потенційну родючість та придатність для життєдіяльності рослин, здатних зростати в таких оліготрофних умовах (рис. 2).

Рис. 2. Вміст поживних елементів у ґрунтосумішах зони виробки ДГХП “Сірка”

Вміст мікроелементів у грунтосімішах лежить в межах значень, при яких можливий ріст і розвиток лучної та деревної рослинності. Лише в окремих випадках високий вміст мікроелементів у глинистих ґрунтосумішах може створювати несприятливу біогеохімічну ситуацію для росту і розвитку рослин.

Рослинний покрив девастованих ландшафтів

Флористичні компоненти рослинного покриву кар’єрів та відвалів представлені 329 видами судинних рослин, що належать до 191 роду, 58 родин та 38 порядків (табл. 1). Більшість видів належать до п’яти провідних родин (Asteraceae, Poaceae, Fabaceae, Rosaceae, Cyperaceae). Вони представлені головним чином життєвими формами трав’янистих рослин, що характерні для лучної рослинності Українського Лісостепу. Найбільш представленими є широкоареальні види, особливо євро-азійського, голарктичного, європейського та євро-азійсько-північноафриканського типів. У переважній більшості це мультизональні, бореально-неморально-монтанні, бореально-субнеморально-монтанні, неморально-субнеморальні та неморальні зонально поясні елементи. У складі рослинності переважають рудеральні, лучні, лучно-чагарникові, лучно-болотні, лісо-чагарникові, лісо-лучні та лучно-степові види, які відзначаються значною екологічною пластичністю та здатністю зростати в умовах відкритих територій.

Таблиця 1

Таксономічна структура дослідженої множини флористичних елементів

Систематичні одиниці | Яворів | Ясниська | Знесіння | Загалом

121 опис | 89 описів | 39 описів | 249 описів

Кількість

Порядків | Родин | Родів | Видів | Порядків | Родин | Родів | Видів | Порядків | Родин | Родів | Видів | Порядків | Родин | Родів | Видів

Ascolichenes | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 | 1 | 2

Hepaticae | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1

Musci | 1 | 2 | 2 | 2 | 1 | 4 | 4 | 4 | 1 | 3 | 3 | 3 | 1 | 4 | 4 | 4

Equisetopsida | 1 | 1 | 1 | 4 | 1 | 1 | 1 | 4 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 5

Pinopsida | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1

Magnoliopsida | 20 | 31 | 91 | 137 | 25 | 35 | 115 | 176 | 22 | 27 | 78 | 108 | 27 | 44 | 149 | 247

Liliopsida | 6 | 6 | 25 | 46 | 6 | 6 | 27 | 51 | 4 | 4 | 18 | 32 | 7 | 7 | 35 | 71

Разом | 40 | 35 | 48 | 149 | 238 | 29 | 36 | 101 | 145 | 39 | 59 | 192 | 331

Життєві форми

трависті види | багаторічники | 32 | 84 | 130 | 40 | 100 | 154 | 30 | 73 | 107 | 47 | 128 | 215

однорічники | 15 | 24 | 31 | 20 | 40 | 52 | 10 | 17 | 17 | 23 | 50 | 66

дворічники | 11 | 22 | 25 | 11 | 21 | 25 | 11 | 15 | 16 | 14 | 32 | 37

півчагарник | півчагарники | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1

деревні види | чагарники | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 4 | 3 | 4 | 4 | 6 | 7 | 9

дерева | 1 | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 | 2 | 2 | 3

Найбільш поширеними едифікаторами рослинного покриву та водночас його константними та характерними є 9 видів, що мають 4 та 3 класи постійності: Calamagrostis epigeios, Daucus carota, Tussilago farfara, Medicago lupulina, Cirsium arvense, Taraxacum officinale, Achillea submillefolium, Trifolium pratense, Elytrigia repens. До субедифікаторних або супроводжуючих можна віднести 25 видів з класом постійності 2. Решта 297 видів трапляються в рослинних угрупованнях зрідка. Це переважно стенотопні адвентивні та рудеральні види.

На досліджених територіях у більшості трапляються види з стрижневою, повзучекореневищною, короткокореневищною, кореневищною, веретеновидною, дерновинною та мичкуватою будовою кореневої системи, яка забезпечує міцне закріплення рослин з ґрунтосумішшю та краще самозабезпечення вологою й запасними поживними речовинами в оліготрофних умовах. Здебільшого переважають гемікриптофіти - 177 видів. Доброю пристосованістю до життя в умовах оголених ґрунтосумішей відзначаються геофіти - 46 видів.

Серед флористичних елементів рослинності кар’єрів переважають види здатні давати спалахи високої чисельності особин за умови відсутності конкуренції інших рослин - неправдиві експлеренти (178 видів). Близько третини видів належать до групи патієнтів (111 видів) – рослин здатних до життя в умовах екстремальних місцезростань. Найменш поширеними є віоленти (11 видів) – домінанти та едифікатори рослинних угруповань з широкими реалізованими нішами.

Беручи до уваги, що Calamagrostis epigeios є переважаючою ценопопуляцією, рослинність кар’єрів в цілому відносимо до об’єднання угруповань com. Calamagrostis epigeios. До складових угруповань нижчого рівня організації входять варіанти: var. Tussilago farfara, var. Poa compressa, var. Picris hieracioides+Daucus carota, var. Lotus arvensis, var. Agrostis stolonifera+Elytrigia repens, var. Equisetum arvense, var. Achillea submillefolium. Кожен з цих варіантів відзначається оригінальною та лише йому властивою композицією складових ценопопуляцій.

Без значної участі ценопопуляції Calamagrostis epigeios сформована лише флористична композиція об’єднання com. Lolium perenne+Tussilago farfara, представлене одним варіантом з Daucus carota. Високою стійкістю та стабільністю флористичної композиції відзначаються фітоценози з вираженою присутністю такого едифікатора як Phragmites australis, які включають до свого складу як постійного субедифікатора Tussilago farfara та Calamagrostis epigeios. Разом вони утворюють оригінальне об’єднання com. Phragmites australis.

В межах окремо взятих територій формуються специфічні варіанти дифузної трав’яної рослинності, для яких характерна як значна спільність флористичної комбінації, так і чітка її відмінність у вертикальній структурі.

Верхній ярус травостою має в цілому подібну структуру. Він формує специфічне підлегле середовище нижніх ярусів, екологічні параметри яких задовольняють широке коло патієнтних видів. В залежності від особливостей надходження насіннєвого матеріалу в таких умовах, відповідні позиції зайняли різні флористичні елементи, що є подібні за екологічними вимогами.

Початкові стадії рекультиваційної сукцесії формування рослинного покриву на техногенних субстратах кар’єрів включають такі етапи:

- заселення вільних територій істинними експлерентами. Ці багаторічні рослини за допомогою стрижневих коренів, кореневищ та підземних гонів закріпляють верхню частину техногенного субстрату;

- формування дифузних трав’яних синузій. До складу піонерної рослинності додається значна множина неправдивих експлерентів, для зростання яких вже необхідні частково заселені рослинами умови. Формується мозаїчно розміщена нещільна дернина та проявляється слабка едифікаторна роль окремих видів;

- формування відносно стійких (стабілізованих) трав’яних фітоценозів. У складі травостою з’являються патієнти, здатні переносити фітоценотичний та абіотичний стреси. Формується суцільна щільна дернина.

- поява елементів чагарникової та деревної рослинності.

Переважання у дифузних та стабілізованих рослинних угрупованнях ксеромезогігрофітів та олігомезотрофів дозволяє індикувати потенційні лісорослинні умови ґрунтосумішей досліджених гірничодобувних кар’єрів та відвалів як свіжі та вологі субори (В2-В3) та сугруди (С2-С3).

Ріст та розвиток деревних та чагарникових видів на девастованих землях

Експериментальні посіви на техногенних субстратах в умовах теплиці показали, що протягом першого вегетаційного періоду високою енергією росту відзначалися сіянці Laburnum anagyroides Medik. та Robinia pseudoacacia L. (висота 14-27 см), низькою енергією росту – Pinus sylvestris L. (висота 6,00±0,5 см).

Експериментальні 4-8 річні лісові культури на мергелевих ґрунтосумішах ДГХП “Сірка” показали, що Populus tremula L., Quercus robur L., Quercus rubra Du Rei, Populus balsamifera L., Acer negundo L., Pinus sylvestris L. характеризуються середньою біологічною стійкістю в оліготрофних умовах. Їх збереженість становить 45–82 %. Високий процент збереженості виявлено у Populus balsamifera, Salix fragilis L., Robinia pseudoacacia L. та Betula pendula Roth. Найнижчий середній річний приріст по висоті виявився у Quercus rubra (2,76±0,05 см у культурах 1996 р. та 2,10±0,03 см – у культурах 2000 р.). Cередній річний приріст характерний для Populus tremula (14,35±2,4 см). Значний середній річний приріст характерний для Populus balsamifera, Acer negundo, Robinia pseudoacacia (20,91±2,9 см), а найвищий - Betula pendula (24,94±5,1 см), Salix fragilis та Salix caprea (46,20±25,0 см). Більшість рослин в лісових культурах на відвалі відзначаються пригніченим розвитком, незначним діаметром стовбурців на кореневій шийці, що зумовлено низькою забезпеченістю поживними речовинами.

Протягом восьми років вирощування лісових культур найбільших розмірів за висотою досягла - Robinia pseudoacacia (229,4±174,5 см), Salix caprea (92,0±51,7 см) та Salix fragilis (105,48±45,8 см), Populus balsamifera (90,48±44,9 см). Значно менших - Betula pendula (70,44±34,8 см) та Populus tremula (44,26±11,7 см). Найменших - Quercus rubra (34,13±7,3 см) та Quercus robur - (38,00±4,2 см). Посадки зазнавали масового механічного ураження фауною. Окрім того, значної шкоди культурам завдавало випалювання трави. Слід відмітити, що деревні рослини порослевого походження мають значно більший приріст по висоті.

Аналіз результатів обстеження експериментальних лісових культур 1980 року створення показав, що найкращою біологічною стійкістю та ростовими характеристиками відзначаються Salix caprea L., Robinia pseudoacacia L, Amorpha fruticosa L. та Corylus maxima Mill.

Лісові культури, що зростають на порушених ґрунтах навколишніх до кар’єрів територій, свідчать про можливу успішність рекультивації сучасних відвалів гірничодобувних кар’єрів за допомогою культур змішаного складу за участю Quercus robur та домішкою Alnus glutinosa, Populus tremula, Pinus sylvestris. Незважаючи на низьку продуктивність, ці насадження відзначаються достатньою біологічною стійкістю, однак є вразливими до зовнішніх антропогенних впливів.

наукові засади фітомеліорації девастованих кар’єрно-відвальних ландшафтів

Успішність здійснення фітомеліорації в першу чергу залежить від правильного підбору комплексу агротехнічних та лісокультурних заходів у відповідності до екологічної специфіки девастованих ландшафтів. При цьому особливе значення має підбір асортименту фітомеліорантів та послідовність їх застосування. Здійснення фітомеліоративних заходів повинно забезпечити послідовне формування стійких серійних рослинних угруповань. Кінцевою метою фітомеліорації є рослинні угруповання субклімаксового характеру - у лісостеповій зоні деревно-чагарникових та лучно-степових типів. В межах суходільних поверхонь кар’єрів локальні гідрокліматичні та геліотопічні умови близькі за своїми характеристиками до умов навколишнього ландшафту, вкритого лісовою та лучною рослинністю. Відмінності суходільних екотопів кар’єрів від непорушених земель полягають в агрогеохімічних особливостях ґрунтосумішей, де низьке забезпечення гумусом, низький і недостатнім вміст для нормальної життєдіяльності рослин поживних речовин та майже відсутня структурність.

Відзначаючи важливість будови техногенних форм рельєфу у формуванні едафотопічних умов девастованих ландшафтів нами виділено типи форм техногенного рельєфу, які покладено в основу координаційно–класифікаційної схеми кар’єрно-відвальних комплексів (табл. 2). Особливості кожного з елементів кар’єрно-відвальних ландшафтів враховувалися при розробці фітомеліоративних заходів та підборі фітомеліорантів.

Детально комплекс агротехнічних та фітомеліоративних заходів, у відповідності до агроекологічних умов, наведено на рис. 3.

Проведені дослідження показали, що природними фітомеліорантами в умовах днищ кар’єрів виступають види: Lotus arvensis, Medicago lupulina, Melilotus albus, Melilotus officinalis, Trifolium pratense, Trifolium repens; на сухих місцезростаннях Agrostis canina, Agrostis tenuis, Bromus squarrosus, Corynephorus canescens, Festuca ovina, Festuca rubra, Poa compressa; на свіжих та вологих місцезростаннях - Agrostis gigantea, Dactylis glomerata, Festuca pratensis, Phleum pratense; на сирих місцезростаннях - Agrostis stolonifera, Holcus lanatus, Lolium perenne.

Прибережні зони заповнених водами кар’єрних виїмок та підтоплювані суходільні схили потребують фітомеліоративних заходів з метою припинення водної ерозії шляхом створення смуг з Phragmites australis та гігрофільної деревної та чагарникової рослинності, зокрема вільшаників, верболозів тощо.

Таблиця 2

Координаційно-класифікаційна типологічна схема структурних елементів кар’єрно – відвальних ландшафтів

Елементи кар’єрно–відвальних ландшафтів | Розташування відносно рівня ґрунтових вод (А)

Нижче (А-) | Вище (А+)

Д. Днища кар’єрних виїмок

Дв. Вирівняні | ДвА- | ДвА+

Др. Лінійно розчленовані | ДрА- | ДрА+

Дз. Частково заповнені внутрішніми відвалами | ДзА- | ДзА+

С. Схили кар’єрних виїмок

Со. Обривисті (>300) | СоА- | СоА+

Ск. Круті (15-300) | СкА- | СкА+

Сп. Пологі (< 150) | СпА- | СпА+

Ст. Терасовані | СтА- | СтА+

З. Зовнішні відвали

Зг. Гребенисті | - | ЗгА+

Зп. Горбисті | - | ЗпА+

Зв. Виположені | - | ЗвА+

Зт. Терасовані | - | ЗтА+

На схилах відвалів, де лише ініціюються ерозійні водні процеси, ефективними природними фітомеліорантами є Calamagrostis epigeios, Phragmites australis, Tussilago farfara Особливих стабілізаційних заходів потребує краєва зона схилів кар’єрів. В таких місцях доцільно застосовувати округлення обривистих країв та садіння колючих та повзучих чагарників, а саме Chamaecytisus ruthenicus, Lonicera tatarica, Rubus caesius. Середні частини схилів є найбільш стабільними. Тут доцільно створювати чагарникові, деревні насадження та формувати лучний трав’яний покрив. На кар’єрних схилах добре зростають такі трави: в умовах недостатнього зволоження – Agrostis canina, Agrostis tenuis, Bromus squarrosus, Corynephorus canescens, Festuca ovina, Festuca rubra, Poa compressa; у більш зволожених умовах – Agrostis gigantea, Agrostis stolonifera, Dactylis glomerata, Festuca pratensis, Festuca pseudovina, Phleum pratense. Особливу увагу слід надавати Alopecurus pratensis, Dactylis glomerata, Elytrigia repens, Festuca pratensis, Holcus lanatus, Lolium perenne, Phleum pratense, які є цінними кормовими травами.

На відвалах слід застосовувати механічне виположення рельєфу, терасування крутих схилів. Першочергові етапи фітомеліорації повинні передбачати ґрунтопокращуючі агротехнічні заходи з застосуванням багаторічних сидеральних трав. Типовими бобовими фітомеліорантами для супіщаних ґрунтосумішей є: Astragalus glycyphyllos, Lotus arvensis, Medicago lupulina, Medicago sativa, Medicago procumbens, Melilotus officinalis, Melilotus albus, Trifolium pratense, Trifolium aureum, Trifolium medium, для глинистих та мергельних ґрунтосумішей: Lotus uliginosus, Lotus arvensis, Melilotus officinalis, Melilotus albus, Medicago lupulina, Ononis arvensis, Trifolium fragiferum, Trifolium medium.

Протягом 2-3 років на площах з трав’яними культурами варто застосувати сидерацію з подальшою висадкою рядів піонерних чагарникових та деревних рослин, а у міжряддях доцільним є продовження застосування ґрунтопокращуючих агротехнічних заходів, використовуючи низькорослі бобові культури. На відвалах з гребенистим та горбистим рельєфом садіння чагарникових та деревних порід та посів бобових культур слід здійснювати біогрупами.

На початкових етапах лісогосподарського напрямку рекультивації варто створювати наступні фітомеліоративні насадження:

- чагарникових та деревних видів верб шляхом садіння живців та кілків, а також саджанців Alnus glutinosa, Alnus incana, Hippophae rhamnoides, Sorbus aucuparia, Sambucus nigra L. як закріпляючих порід на еродованих схилах та перезволожених едафотопах;

- створювати насадження таких азотфіксуючих порід як Amorpha fruticosa, Laburnum anagyroides, Robinia pseudoacacia у свіжих оліготрофних умовах верхніх частин схилів та відвалів, а в підніжжях схилів – Salix caprea, Populus balsamifera , Betula pendula.

На пологих стабілізованих поверхнях з добре розвиненим трав’яним покривом, особливо з очерету звичайного та куничника наземного, перед залісненням варто застосовувати випалювання та переорювання ґрунту смугами.

Висновки та практичні рекомендації

У дисертації наведене теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової задачі, що стосується агроекологічних особливостей, стану та динамічних тенденцій стабілізованого рослинного покриву девастованих земель кар’єрів та відвалів гірничодобувних підприємств. Проаналізовано особливості росту експериментальних лісових культур. Розроблено оптимальні шляхи фітомеліорації.

1. Природно-екологічні особливості техногенних едафотопів кар’єрів та відвалів залежать від їх глибини та площі, механічних та фізичних властивостей гірських порід, водонасичення, а також об’єму, форми, стійкості та характеру нагромаджених ґрунтосумішей відвалів. Процес формування рослинного покриву в значній мірі залежить від стійкості оголеного геологічного субстрату (піску, суглинку, глини).

2. Агроекологічні особливості едафотопів техногенних форм девастованих земель залежать від складу розкривних порід та нагромаджених ґрунтосумішей. Вони відзначаються досить широкою амплітудою пористості, польової вологості та густини твердої фази ґрунту. Забезпеченість вологою ґрунтосумішей та їх пористість є достатньою для росту та розвитку трав’яної рослинності.

3. Ґрунтосуміші відвалів та суходільних частин кар’єрів майже неструктуровані, дуже слабо забезпечені гумусом (до 0,19 % у піщаних та до 0,5 % у глинисто-мергельних ґрунтосумішах), NPK та відзначаються нейтральною реакцією, недостатніми вбірними та водоутримуючими властивостями, що в комплексі визначає їх дуже низьку потенційну родючість та придатність для життєдіяльності рослин.

4. Множина флористичних компонентів рослинного покриву досліджених кар’єрів представлена 329 видами судинних рослин, що належать до 191 роду, 58 родин та 38 порядків. Більшість видів належать до п’яти провідних родин: Asteraceae, Poaceae, Fabaceae, Rosaceae, Cyperaceae, що представлені головним чином життєвими формами трав’янистих рослин, які є характерними для лучної рослинності Українського Лісостепу. Переважають види, які відзначаються значною екологічною пластичністю та здатністю зростати в умовах відкритих територій, а саме рудеральні, лучні, лучно-чагарникові, лучно-болотні, лісо-чагарникові, лісо-лучні та лучно-степові.

5. Найбільш поширеними едифікаторами рослинного покриву та водночас його константними та характерними є 9 видів, що мають 4 та 3 класи постійності: Calamagrostis epigeios, Daucus carota, Tussilago farfara, Medicago lupulina, Cirsium arvense, Taraxacum officinale, Achillea submillefolium, Trifolium pratense, Elytrigia repens. У переважній більшості це види з стрижневою, повзучекореневищною, короткокореневищною, кореневищною, веретеновидною, дерновинною та мичкуватою будовою кореневої системи, яка забезпечує міцне закріплення рослин з підстилаючим субстратом та краще самозабезпечення вологою й запасними поживними речовинами в оліготрофних умовах. Переважають неправдиві експлеренти. Близько третини видів належать до групи патієнтів.

6. В цілому стабілізована рослинність кар’єрів відноситься до об’єднання угруповань com. Calamagrostis epigeios. Складові угруповання нижчого рівня організації пропонуємо віднести до варіантів: var. Tussilago farfara, var. Poa compressa, var. Picris hieracioides +Daucus carota, var. Lotus arvensis, var. Agrostis stolonifera +Elytrigia repens, var. Equisetum arvense, var. Achillea submillefolium. Без значної участі ценопопуляції Calamagrostis epigeios сформована лише флористична композиція об’єднання com. Lolium perenne +Tussilago farfara, представлене одним варіантом з Daucus carota. Високою стійкістю та стабільністю флористичної композиції відзначається об’єднання com. Phragmites australis, де у фітоценозах явно виражений едифікатор Phragmites australis.

7. Високу збереженість у лісових культурах віком 4-8 років на мергелевих ґрунтосумішах відвалу ДГХП “Сірка” проявляють Populus balsamifera, Salix fragilis, Robinia pseudoacacia,, Betula pendula, середню – Populus tremula, Quercus robur, Quercus rubra, Populus balsamifera, Acer negundo, Pinus sylvestris (45 – 82 %).

Значний середній річний приріст характерний для Populus balsamifera, Acer negundo, Robinia pseudoacacia (20,9±2,9 см), найвищий - Betula pendula (24,9±5,1 см), Salix fragilis та Salix caprea (46,2±25,0 см). Найнижчий середній річний приріст по висоті виявився у Quercus rubra (2,8±0,05 см у культурах 1996 р. та 2,1±0,03 см – у культурах 2000 р.). Cередній річний приріст характерний для Populus tremula (14,4±2,4 см). Для переважної більшості рослин характерним є пригнічений розвиток, незначний діаметр стовбурців кореневої шийки, що зумовлено низькою забезпеченістю їх поживними речовинами. Однак деревні рослини порослевого походження дають значний приріст по висоті.

8. Найкращою біологічною стійкістю та ростовими особливостями в експериментальних культурах 1980 р. створення відзначаються особини Robinia pseudoacacia, Amorpha fruticosa, Salix caprea та Corylus maxima.

9. Різновікові лісові культури, що зростають на прилеглих до кар’єрів територіях з порушеними ґрунтами, свідчать про можливу успішність фітомеліорації сучасних відвалів та кар’єрів насадженнями лісових культур змішаного складу за участю Quercus robur та домішкою Alnus glutinosa, Populus tremula, Pinus sylvestris. Хоча такі насадження є вразливими до зовнішніх антропогенних впливів та мають низьку енергію росту, вони все ж відзначаються достатньою біологічною стійкістю. До їх складу доцільно вводити Robinia pseudoacacia, Amorpha fruticosa, Salix caprea, Corylus maxima.

10. Агроекологічні особливості складових елементів рельєфу кар’єрно-відвальних ландшафтів вимагають застосування різних фітомеліоративних заходів. Особливу увагу слід приділяти: прибережним зонам заповнених водами кар’єрних виїмок та суходільні схили, що періодично затоплюються, де фітомеліоративні заходи, а саме створення смуг з очерету звичайного, верболозів, вільшаників, направлені на ґрунтозакріплення; краєвим зонам схилів кар’єрів, де з метою стабілізації обривів слід створювати насадження з колючих і повзучих чагарників; середнім частинам схилів, де доцільно створювати деревно-чагарникові насадження та формувати лучний трав’яний покрив; зовнішнім відвалам, які слід заліснювати після застосовування механічного виположення рельєфу та терасування крутих схилів.

11. Лісогосподарські фітомеліоративні заходи обов’язково повинні містити наступне:

- протягом 2-3 років на площах з трав’яними культурами варто застосовувати сидерацію з подальшою висадкою рядів піонерних чагарникових та деревних рослин, а у міжряддях доцільним є продовження ґрунтопокращуючих агротехнічних заходів з використанням низькорослих бобових культур;

- на відвалах з гребенистим та горбистим рельєфом посадку деревних та чагарникових порід, підсів бобових культур доцільно здійснювати біогрупами .

12. Підбір асортименту та створення чагарникових та деревних насаджень повинен проводитись з врахуванням характеру рельєфу та едафотопу:

- на перезволожених едафотопах на початкових етапах лісогосподарської фітомеліорації варто створювати насадження чагарникових та деревних видів верб за допомогою посадки живців та кілків, а також саджанців вільхи чорної, вільхи сірої;

- у свіжих оліготрофних умовах верхніх частин схилів та відвалів потрібно створювати насадження робінії псевдоакації, золотого дощу звичайного, аморфи кущової, а у нижніх – верби козячої, тополі пірамідальної, берези звичайної.

13. На пологих стабілізованих поверхнях з добре розвиненим трав’яним покривом, особливо з очерету звичайного та куничника наземного, варто застосовувати випалювання рослинності та переорювання ґрунту смугами під посадку лісових культур.

14. В процесі росту та розвитку піонерних посадок в насадження слід вводити більш цінні та вимогливі деревні та чагарникові види. Перевагу слід надавати м’яколистяним породам.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мануїлова Г.М. Розвиток рослинності на девастованих землях гірничодобувних підприємств // Науковий вісник: Збірник науково-технічних праць. – Вип. 14.4. – Львів: УкрДЛТУ, 2004. – С. 34 – 37.

2. Кучерявий В.П., Мануїлова Г.М. Девастовані ландшафти Яворівщини та шляхи їх фітомеліорації // Науковий вісник: До 125-річчя УкрДЛТУ. – Вип. 10.1. – Львів: УкрДЛТУ, 2000. – С. 119 –122.

3. Мануїлова Г.М. Індикаційні рослинні комплекси девастованих ландшафтів // Науковий вісник: Збірник науково-технічних праць. – Вип. 9.8. – Львів: УкрДЛТУ, 1999. – С. 90 –92.

4. Мануїлова Г. Агроекологічні умови кар’єрно – відвальних ландшафтів ДГХП “Сірка” та формування на них рослинного покриву // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції “Розточанський збір - 2000”, с. Старичі, Яворівського району, Львівської області, 17-18 листопада 2000р., Книга 1. Львів: Меркатор, 2001. – С. 124-128.

Мануїлова Г.М. Фітомеліорація девастованих ландшафтів в умовах Львівщини. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 06.03.01 – лісові культури та фітомеліорація. – Український державний лісотехнічний університет, Львів, 2004.

Дисертація присвячена вивченню оптимальних шляхів фітомеліорації девастованих ландшафтів в умовах Львівщини. Досліджено сучасні агроекологічних умови природно-техногенних комплексів гірничодобувних підприємств та особливості формування на них стабілізованого рослинного покриву. Визначено флористичний склад рослинності кар’єрно-відвальних ландшафтів, еколого-біологічні та морфологічні особливості її елементів. Вивчено особливості популяційної, просторової, екологічної структури рослинних угруповань девастованих ландшафтів. Узагальнено еколого-ценотичну стратегію флороелементів рослинності девастованих ландшафтів, встановлено тенденції її розвитку. Проаналізовано особливості росту експериментальних лісових культур на відвалах гірничодобувних підприємств.

Основні результати досліджень знайшли відображення в науково-практичних рекомендаціях щодо оптимальних шляхів фітомеліорації земель девастованих ландшафтів та повернення їм господарської цінності.

Ключові слова: девастовані ландшафти, фітомеліорація, едафотопічні чинники, фітоценологія, стратегії рослин, структура рослинних угруповань, фітомеліорант.

Мануилова Г.Н. Фитомелиорация девастированых ландшафтов в условиях Львовщины. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 06.03.01 – лесные культуры и фитомелиорация. – Украинский государственный лесотехнический университет, Львов, 2004.

Диссертация посвящена изучению оптимальных путей фитомелиорации девастированых ландшафтов в условиях Львовщины. Исследовано современные агроэкологические условия природно-техногенных комплексов горнодобывающих предприятий и особенности формирования на них стабилизированного растительного покрова. Определено флористический состав растительности карьерно-отвальных ландшафтов, эколого-биологические и морфологические особенности её элементов. Изучено особенности популяционной, пространственной, экологической структуры растительных сообществ девастированых ландшафтов. Обобщено эколого-ценотическую стратегию флороэлементов растительности девастированых ландшафтов, установлено тенденции её развития. Установлено влияние эдатопических факторов девастированых земель на рост и развитие сеянцев кустарников и деревьев. Проанализировано особенности роста лесных экспериментальных культур на отвалах горнодобывающих предприятий.

Основные результаты исследований отображены в научно-практических рекомендациях относительно оптимальных путей фитомелиорации земель девастированых ландшафтов и возвращения им хозяйственной ценности.

Ключевые слова: девастированые ландшафты, фитомелиорация, эдатопические факторы, стратегии растительности, структура растительных сообществ, фитомелиорант.

Manuilova G. M. Fitomelioration of disturbed landscapes in conditions of Lviv Region. - Manuscript.

Dissertation for the degree of candidate in agricultural sciences on specialty 06.03.01 – Artificial stands and fitomelioration. – Ukrainian State University of Forestry and Wood Technology, Lviv, 2004.

The thesis is devoted to investigation of optimal fitomelioration pathways of disturbed landscapes in conditions of Lviv Region. It was investigated that environmental peculiarities of edafotopes of industrial forms of disturbed lands is depend on compound of rocks as well as accumulated soils. They are being characterized by rather wide range of porosity, humidity and density of firm component of soil (2,45-2,63 g/cm3). Content of humidity in the soil and soil porosity are sufficient for growth of herb.

Soil of dirt piles and upland quarries are almost unstructured, with very low content of humus and NPK, characterized by neutral pH, insufficient bibulous and water-retaining attributes. This determines both their very low potential fecundity as well as availability to support life of plants, which could be grown in such conditions.

329 types of higher vascular herbs that belongs to 191 families, 58 kinds and 38 orders, present host of floristic components of lawn vegetation of investigated quarries. Most species belong to 5 leading herbs: Asteraceae, Poaceae, Fabaceae, Rosaceae, Cyperaceae. They are presented mainly by biotic forms of herbs, which are typical representatives of meadow vegetation of forest-steppe zone. Ruderal, meadow, meadow-bush, meadow-bog, forest-bush, forest-meadow and meadow-steppe species, which characterized by good ecological plasticity and ability to grow in conditions of open territories, are dominated.

Have been analyzed peculiarities of the forest crops on burrow growth we see that large rate of growth in oligotrofics conditions