Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Динамика восстановления растительного покрова, нарушенноготехногнным воздействием в условиях Крайнего Севера

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Динамика восстановления растительного покрова, нарушенноготехногнным воздействием в условиях Крайнего Севера"

РГ6 од

1 к Н*ПН ^ОР^МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА | 4 И'У'Ь Ь>ДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ЧУПРОВА Инга Леонидовна

ДИНАМИКА ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА, НАРУШЕННОГО ТЕХНОГЕННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

Специальность 03.00.16 — экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1993

Работа выполнена в ордена «Знак Почета» Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Крайнего Севера СО РАСХН (г. Норильск).

Научный руководитель — доктор биологических наук Р. П. Шелкунова.

Официальные оппоненты — доктор биологических наук С. Н. Бахарева, кандидат биологических наук Н. В. Беляева.

Ведущее учреждение — Биологический институт Карелии Российской академии наук, г. Петрозаводск.

Защита состоится « . ¿^гО.1^-.^-. . 1993 г. в « / о>

часов на заседании специального совета К 120.35.06 в Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева. Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 47. Сектор защиты диссертаций.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « » . г . 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук

П

Моснна Л. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Возрастающий уровень промышленной и сельскохозяйственной деятельности человека подавляюще действует на состояние и развитие естественных экосистем Крайнего Севера. Из ' всех видов антропогенных факторов особо выделяются два: техногенные нарушения и выпас домашнего северного оленя /пасторальный/.

Наиболее широкий диапазон вмешательства в природную среду имеют техногенные факторы /гусеничный транспорт, поисковые работы, строительство водохранилищу промышленные выбросы в воздушный бассейн,, гидросистему и на почвы-.

& районах нового освоения, где природа раньше не подвергалась. активному воздействию человека, проблема ее охраны приобрела особую, актуальность-.

Под влиянием техногенного воздействия на месте какдой буровой- сквакины после ее демонтажа остается от 3 до 10 га площади с нарушенным почвенно-растительным покровом. Учитывая масштабы геологических поисковых работ лишь на Енисейском Севере площадь таких земель составляет тысячи гектаров.

Ущерб, который нанесен почвенно-растительному покрову этих площадей, в зависимости от первичного состояния биогеоценозов, согласно исследованиям отдела оленеводства НШСХ Крайнего Севера, колеблется от 5 до 30 тыс.руб.га/в ценах 1990 г./. По Р.П. Щелку-новой /1992/ ущерб Норильского комбината оленьим пастбищам достигает 4,4 млрд.рублей. К сокалению, до настоящего времени восстановлением растительного.покрова- этих площадей на Таймыре никто не занимался. В связи с высокой ранимостью сечерных экосистем совмещение в пределах одного региона развитой горно-добывающей и перерабатывающей промышленности с рациональным использованием биологических ресурсов приобретает в условиях Заполярья особую остроту.

Цели и задачи исследований. Цель работы - выяснить влияние техногенных факторов на состояние, деградацию и развитие естественных экосистем Крайнего Севера, а такке возмокности их восстановления. В связи с этим в задачи исследований входило:

- изучить местообитание растительных сообществ, динадаку и стадийность местного микрорельефа под воздействием механического транспорта; ,

- выявить смену сукцессии в растительном покрове, как следствие изменения их в зоне действия 'техногенных <$актрров;

- определить степень устойчивости, вероятность восстановления /со сменой и сохранением/ фитоценозов и сроки их восстановления;

- изучить отклонения основных параметров вторичных фитоцено здв от параметров коренных фитоценоэов /видовой состав растений, кордовую фитомассу/;

- составить нормативные данные по прогнозу восстановления различных растительных сообществ.

Научная новизна. Впервые в условиях Ямало-Гыдано-Западао-гаймырской провинции выполнена комплексная научная работа по вли янию Техногенных факторов на динамику растительных сообществ:

- изучено влияние гусеничного транспорта на растительный по: (ров тундры и лесотундры;

" - выявлена степень устойчивости растительных сообществ к во; действию техногенного фактора;

- определены изменения микрорельефа под исследуемыми растительными сообществами;

- рассмотрены элементы биологической рекультивации растител! ного покрова на местах демонтированных буровых установок; ,

- выданы нормативные данные-прогноза, восстановления раетт^ ных сообществ исследуемого природного территориального комплекса /ША/. . ' '

Работа выполнена в связи с охраной, воспроизводством и упорядочением использования кормовых ресурсов.

Практическая ценность работы. На основании исследований разработаны и предложены производству нормативные данные по прогнозу восстановления различных растительных сообществ. Составлен технологический регламент по созданию /восстановлению/ растительного покрова на промышленных отвалах /хвостохранилищах/ и землях, подверженных техногенному воздействию.

Апробация работы. Материалы диссертации долокены на региональной науно-технической конференции "Мслодекь-аграрному производству" /Красноярск, 1991/, использованы при подготовке заключительного отчета по заданию 0.74.02.01.ЮН.3.5.01.01. "Разработать технологическую схему автоматизированной оценки состояния лишайниковых пастбищ, подверженных механическому воздействию". В настоящее время по технологическому регламенту "Создание /восстановле- ' ние/ растительного покрова на промышленных отвалах /хвостохранилищах/ и землях, подверженных техногенному воздействию" ведутся работы в Норильском промышленном комплексе по созданию растительного покрова на хвостохранилищах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, глав, выводов и предлокений производству; список использованной литературы составляет 147 наименований, в т.ч. 18 источников зарубежных авторов. Материалы излокены на 170 стр. машинописного текста, включая у- рисунков, &Л таблиц, прилокений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ . ' '

Условия и методика проведения исследований Место проведения исследований. Раюоты выполнялись в 1У90--1992 гг. на территории Ямал о-Гыдано-Западн отаймырс к о й провинции. Сбор полевых материалов осуществлялся во второй половине вегетационного периода до начала естественной окраски растительности.

Объект и методика исследований. Объектом исследования явились динамические«.процессы в,растительных группировках, подверкенных действию механического транспорта.

Методика исследований. Методики по изучению динамики раститель ного покрова оленьих пастбищ в районах промышленного освоения Крайнего Севера нет. Основное внимание уделялось разработке методики и проверке ее в полевых условиях. Объектами исследований были выбраны наиболее типичные по нарушению пастбищные массивы,'в районах поисковых работ. Принятый метод исследования включал следущие этапы:

I. Картирование нарушенных пастбищ с вертолета МИ-6.

На карте масштаба 1:100 ООО прокладавались маршруты, по ко<«0-рым во время полета в вертолете МИ-8 картировались участки нарушенных растительных сообществ тундры. В выделяемых контурах условными знаками отмечались растительные группировки и процентное соотношение шанимаемой ими площади, проективное покрытие кормовыми группами растительности - кустарниками, травами, лишайниками; учитывалась степень поврекдения растительности, подбирались участки с различной степенью нарушения для проведения детальных наземных исследований. /

I '

П. I. Подбор эталонов зарастающих дорог. ,

1.1. В определенной подзоне или ее широтной полосе.

1.2. На определенных растительных группировках.

1.3. С определенной степенью нарушенности растительного покрова, почв, грунта.

1.4. С различным сроком восстановления растительности и почв /минимальный - 1-Й года, максимальный - 36-40 лет/.

1.5. С различной степенью восстановления.

'¿. . Подбор эталонов растительных, группировок.

3. Подбор эталонов на действующих вездеходных дорогах.

4. Сбор данных /описание эталонов/ с целью выявления динамики нарушенного растительного покрова, почв механическим транспортом и формирования вторичных фитоцено-зов на зарастающих дорогах.

4.1. Географическая характеристика природно-территориально-го комплекса.

4.2. Геоботаническая характеристика растительных сообществ.

4.3. Характеристика нарушенности растительного покрова и почв.

4.4. Характеристика растительного покрова вторичных фитоце-нозов.

Ш. Растительный покров описывался в соответствии с методикой, Изложенной в программе и методике биоценологических описаний /19 /1974/. Наблвдения и учет урокая, отбор почвенных и растительных образцов проводились по методике ВНИИ кормов /Методика 1971, чЛ, П/, химический анализ почвенных и растительных образцов - по общепринятым методикам /Разумов, 1982/ в лаборатории Петрозаводского института биологии.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объект наших исследований.расположен в позонах средних субарктических и юкных субарктических тундр, в лесотундре Ямало-Пя-дано-Западаотаймырской провинции.

' I. Характеристика; коренных растительных еообцестз.

Объект наших исследований расположен в подзонах средних субарктических и юкных субарктических тундр, в зоне лесотундры. Пространственно преобладают э растительном покрове изученной территории ивняко-ерниковые кустарничко-лишайниковыа тундры. Они по-

крывают склоны и вершины холмов, где обычен тонкий слой снекного покрова. Вершины болй высоких холмов, откуда снег сдувается ветром, занимают алёкториевые тундры. К местам, запушенным снекным покровом /лощины, пологие ровные склош, никние части склонов холмов/ приурочены тундры багульниково-лишайниковые и ерниковые лишайниковые. Поникания в рельефе обычно заняты болотами. По окраинам озер, поймам ручьев и рек, где зимой скапливается много снега, характерны кустарниковые ивы и кустарниковые березы. По долинам крупных рек в зону тундры заходят лиственничные редколесья из vi.fciu.ccu . Небольшие островки редколесий или группы лиственниц с густым ольховниково-ерниковым подлеском ветре чаются и на склонах водоразделов. Подзоны средней и виной субарктических тундр отличаются широким распространением кустистых ли-щайников/ МсчИых- геии^^егыго. , (¡¿Ьюахл, ¿\Ccvruticcu. И др_/

В растительном покрове лесотундры широко представлены лиственничные кустарничково-травяно-моховые редколесья, редколесья лиственничные ерниково-лишайниковыа, они переыекаются с участками тундр кустарничково-лишайниково-моховых, кустарников из ив и берез и бо лотами кустарничково-сфагновыми мелкобугристыми. Как и в тундрово зоне, ярко выракена приуроченность растительных сообществ р элементам рельефа. '• . • > - ■ * . ..-—.и. *.-•., ,

4.1.2. Химический состав зеленых кормов и лишайников

В целях рационального использования естественных раститель- . ных кормовых ресурсов на оленьих пастбищах следует учитывать их запасы, ояенеемкость и нагрузку при выпасе, а такте сроки фенологического развития кормовых растений, что обуславливает их хими-' ческий состав. .

Кустарниковые березы, кустарниковые ивы, травы представляют основной источник азотистых, минеральных веществ и витаминов.

Кустарниковые ивы, произрастающие в лесотундре превосходит по сравнению с зоной тундры накопление сырого протеина /1375/, сырого кира /16%/. Наблюдается уменьшение содержания углеводов до. . ЗСТ/о. Независимо от места произрастания кустарниковые ивы, кустарниковые березы богаты минеральными веществами. Кустарники, особенно ивы, формирующиеся в тундровой зоне, олени, во время всего вегетационного периода, предоочитают более всего. Злаки и осоковые лучше поедаются оленем весной, когда появляются в массовом количестве.

Общее содержание углеводов в исследованных группах лишайников колеблется в пределах от .12,7 до 17,2%. Наиболее интенсивное накопление их происходит в растениях тундровой зоны.

Как показали анализы, все исследованные растения имеют низкую зольность /0,79-1,9%/, в большинстве случаев соотношение кальция к фосфору не отвечает нормам минерального питания животных; соотношение кальция к суше кальция и магния' такке ниже допустимого предела за исключением

Наибольшее накопление сырого протеина характерно для лишайников и зеленых кормов в лесотундре, углеводов - в тундровой зоне.

Соотношение кальция и фосфора в основном находится в пределах нормы, редко немногим выше или ниже допустимого уровня /лишайники/, хотя некоторые вида кустарничковых ив, кустарничковых берез, хвощи имеют довольно высокие содержания этих элементов.

В I кг лишайников /ягелей/ /воэд.сухое состояние/ содвркится з среднем перевариваемых веществ Ь91 г, 0,66 к.е. энергии перевариваемых веществ 3527 ккал.

Питательность зеленых кормов, произрастающих в тундровой зоне, выше, чем в лесотундре. В I кг кустарниковых ив, кустарниковых бе-

рез, трав в среднем для тундровой зоны содеркитеЛ 635 г переваримых веществ, 0,63 к.е., 3490 ккал, произрастающих в лесотундре соответственно 626 г; 0,56 к.е., ЗПЬ ккал.

4.1.3. Кормовая фитомасса кустарников,'трав, лишайников

Исследования выполнены по.выявлению особенностей в распределении растений, собранных в подзонах средней субарктической и юкной субарктических тундрах. Всего изучено 21 сообщество, приво,цим наиболее типичные.

Характерными растительными сообществами подзоны средних субарктических тундр являются кустарничковые тундры, занимающие почти половину всей площади подзоны /41%/. Кормовая фитомасса их слагается кустарниковыми березами, кустарниковыми ивами, травянистыми растениями и составляет 3,4 ц/га в воздушно-сухом состоянии. От общего запаса кормовой фитомассы зеленых кормов на долю трав приходится более половины /68,5^/.

Среди кустарниковых группировок преобладают ивняковые тундры, приуроченные к местам проточного увлакнения. Наиболее распространены туцпры ивняковые кустарничково-мохово-лишайниковые с участием кустарниковых берез./Кормовая фитомасса зеленых растений 8,5 ц/га, лишайников ¡¿,3 ц/га. Наибольший запас фитомассы продуцируют ивы /2,7 ц/га/.

Кустарники широкого распространения не имеют. Наиболее распространены разнотравно-моховые ерники, Листва кустарников создает наибольшую часть кормовой фитомассы /4,3 ц/га/, что составляет. 70$ от фитомассы зеленых кормов.

В подзоне средних субарктических тундр значительное участие в слокеши растительного покрова принимают болота. Травяно-кустар-ничковый покров на болотах выракен слабо. Кормовая фитомасса кус-г тарников и трав в разнотравно-пуижцево-осокбво-сфагновом болоте

переходного типа составляет II ц/га.

В подзоне юкных субарктических тундр по сравнению с подзоной средних субарктических тундр усиливается роль кустарниковых группировок. Наблюдается некоторое увеличение запасов листвы, что объясняется наличием растительных группировок с развитым ярусом кустарниковой березы. В почвенном покрове появляются кустистые лишайники.

Заросли ивняков больших массивоа не образуют. Почти 90% кормовой фитомассы кустарников и трав.в этих растительных группировках приходится на листву ив /11,5 ц/га/.' Основную фитоценоточескую роль в указанных сообществах играют зеленые мхи /покрытие 80^/,которые образуют сплошной покров. Встречаются небольшими фрагментами тундры ивняковые лишайниковые с участием кустарниковых берез, которые приурочены, главным образом, к верхним частям склонов и возвышенностей. Здесь запас листвы ерников составляет 4,5 ц/га, лишайников 3,7 ц/га.

Болота занимают треть площади подзоны. Преобладают плоско-бугристо-мочакинные комплексы. Запасы кормовой фитомассы лишайников 16,5 ц/га, зеленых кормов 6,4 ц/га, формирующихся в основном многочисленными травами.

Для лесотундры характерны лиственичные редколесья, криволесья березовые; болота. Среди лиственничных редколесий наиболее развиты кустарничково-лишайниковые. Удельный вес трав составляет а общий запас кормовой фитомасеы кустарников и трав 14,4 ц/га. В напочвенном покрове преобладают лишайники. Кормовая фитомасса кустистых лишайников колеблется от 4,5 до 5,7 ц/га.

Небольшими участками встречаются криволесье березовое. Фито-масса листвы кустарниковой березы 1,5 ц/га. Хорошо развит кустар-кичково-травяно-моховой ярус. Основная часть кормовой фитомассы /%"/>/ приходится ни травы /11,5 г/га/.

Существенная черта растительного покрова - широкое развитие болот /3(4/, причем плоскобугристые-мочакинные моховые комплексы болот составляют .20%. В отличие от подобных болот тундровой зоны здесь на буграх значительно представлен кустарничковый ярус высотой 40 см. Фитомасса зеленых кормов увеличивается до 9,5 ц/га в основном за счет пушицы /до 2Ъ% от общего объема зелени/. Запасы лишайниковых кормов возрастают до 27 ц/га.

Кустарниковые заросли чаще всего представлены ивняками, расположенными по поймам рек широкими полосами. Запасы листвы кустарниковых ив 5,7 ц/га.

Для средаих субарктических тундр кирмовая фитомасса Кустарников, трав, лишайников обеспечивает 6 олене-дней на X га пастбищ, для юкных субарктических тундр 8 олене-дней, лесотундры 4 олене-дня на I га пастбищ.

4.1.4. Положение коренных фитоценозов в ненарушенном припод-но-территориальноы комплексе

Для растительных сообществ,распространенных в подзоне средних субарктических тундр, характерны следующие типы почв: почвы тундровые глеевые, нередко с подтоком грунтовых вод; тундровые, по механическом составу суглинистые или супесчаные; тундровые глёевые супесчаные и суглинистые, нередко имеющие торфянистый горизонт. Занимают обычно 1-411-уровень над поймой. Микро-панорельеф или слабо выракен, либо представлен минеральными буграми высотой 30 см, диаметром 30-50 см слабоминерализированными осоково'-пушицевыми кочками или торфяно-минеральными буграми, занимающими до '¿Ц/о от общей площади растительной группировки. В зависимости от растительного сообщества, занимающего определенное местообитание, высота снекного покрова от 00 до ЬО см, глубина оттаивания мерзлоты от кЬ до 40 см, мощность почвенного слоя от 40-до 60 см. Во всех рас-

тительных группировках степень увлажнения умеренная, только болота разнотравно-пушицево-осоково-сфагновые степень увлажнения избыточная, обводненность в начале лета до 70%, в середине лета до 30%.

В подзоне южных субарктических тундр распространены тундры . ерниковые лишайниковые, тундры кустарничково-лишайниковые, ивняки разнотравные, ерники разнотравные, болота пушицево-сфагновые торфянистые /переходного типа/, мелкобугристые кустарничково-травя-но-сфагновые /верхового типа/, плоскобугристые болотные комплексы.

Вышеназванные группировки отмечаются от растительных сообществ средних субарктических тундр более высокими уровнями над поймами рек /П-Ш уровень/. Микро-панорельеф, в основном, представлен кочками и буграми до 1Ь% от площади занимаемой группировкой, торфяными буграми высотой до 40 см, диаметром от 4 до 10 метров, которые занимают 50-70% от площади группировки.

Для растительных сообществ подзона юкных субарктических тундр характерно увеличение высоты снежного покрова, которая колеблется от 80 до 100 см. Мощность почвенного слоя от 30 до 40 см, глубина оттаивания мерзлоты 35-40 см. Степень увлажнения умеренная, но в большинстве растительных сообществ наблюдается обводненность, обычно на болотах в мочажинах. Почвы от суглинистых слабозаторфо-ванных, торфяно-глеевые до торфяноболотных.

Для лесотундры' характерны редколесья. На песчаных и щебенчатых почвах располагаются редколесья ерниковые зеленоношные, ерниковые и ерниковые заросли на суглинистых слабозаторфованных, болотные плоскобугристо-мочайинные' комплексы на торфяноболотных почвах. Настоящие сообщества занимают 3-4 уровень надооймеиной террасы. Высота снежного покрова от 70 см на плоскобугристо-мсзчаганных болот*-ных комплексах до 130 см в редколесьях ерниковых трааяно-моховых. Глубина оттаивания мерзлоты достигает ЬО см. Мощность почвенного

слоя увеличивается до 60 см. Степень увлакненности во всех растительных группировках умеренная, кроме плоскобугристо-мочакинного болотного комплекса /степень увлажнения избыточная/.

4,2. Смена сукцессий в растительном покрове, нарушенном техническими воздействиями

Нами в Ямало-Гыдано-Западнотаймырском регионе изучены вторичные ценозы, формирующиеся на месте нарушенных коренных растительных сообществ.

4.2.1. Восстановление нарушенных участков растительного ■ покрова

В местах нарушения почвенно-раститёльного покрова гусеничным транспортом наблюдается смена растительных сообществ и сукцессий в зависимости от степени нарушения ботанико-географической зоны, элементов рельефа.

Восстановление их в прекнем виде весьма медленно. По истечении 5 лет после нарушения в колеях, появляются единичные экземпляры злаков, пушиц, спустя 10 лет формируются ценозы с общим покрытием трав '¿5%, к 20 годам покрытие ими увеличивается до 50%, по- ■ являются пятна мхов /Робу^ ^¿-С'илли.т,

Методом геоботанических описаний выявлены следующие доминанты содоминанты, формирующие новые синузии и ценозы: Ъ^кшлЖмиц^, в. ) <? • 'илл^лсАлл^гъ } ¿('^аог^д

СхЛхллххНуъ^ик, ( ^У&г^с&о. ) Шкх-пихухслЬи ¿а^п^со.

М<хчх>1а± т.игс , * ca.c-l.-cai ) /^гиоие^аи^ '

<3ти вида наиболее активно поселяются на минеральном субстрате, ' хотя большинство из них не представляет ценности в оленеводстве.

Характер зарастания зависит от исходной растительности, экологических условий и попадания заносных растений.

Полное уничтокение кустарничк'ового и мохово-лишайникового ярусов стимулирует увеличение развития трав примерно в 4 раза.

Из изученных растительных сообществ прежнюю структуру сохра- • нили тундры ивняковые кустарничковые мохово-лишайниковые, болота • осоково-пушицево-сфагновые, луготундры кустарничково-разнотравные, плоскобугристо-мочавинные болотные комплексы, болота осоково-пушицево-сфагновые слаботорфянистые /переходного типа/, болота мелкобугристые кустарничково-травяно-сфагновые /верхового типа/.

К сообществам с неполностью восстанавливающейся растительностью относятся следующие группировки: ерники травяно-моховые с участием ив, тундры кустарничково-травяные, ерники разнотравные, ивняки травяно-моховые с участием ерников, редколесья лиственничные лишайниковые моховые с участием ив, тундры кочкарные осоково-пушицево-литайниково-моховые. Остальные изучаемые сообщества относятся к медяенновосстанавливающимся,

4.2.2. динамика кормовой фитомассы восстанавливающихся фитоцинозов

В связи с низкими температурами воздуха и почв в зоне вечной мерзлоты, восстановление коренных растительных сообществ происходит крайне медленно, ■ .

В изученных вторичных растительных сообществах соотношением основных групп растений, продуцирующих кормовую фитомассу, изменяется в сторону увеличения трав. Запасы кормовой фитомассы трав обычно возрастает в пределах 1£>-30$, но их питательная ценность снижается.

Для столь распространенных в подзоне средних субарктических туод! характерно увеличение запасов кормовой фитомассы в 5 раз

/15,7 ц/га/, которая состоит из зеленых растений, но по питательности уступающая коренной растительной группировке /1,8 к.е./

•'. В кустарниковых ивняковых тундрах и ивняковых зарослях наблюдается уменьшение запаса листвы ив в среднем на 50% /0,8 ц/га по сравнению с 1,8 ц/га в коренных растительных сообществах/. На запас кормовой фитомассы слагается за счет трав. Запасы кормовой фитомассы в столь распространенных в подзоне средних субарктических тундровых болотах составляют 14 ц/га. Он формируется на 9С$ многолетними травами и превосходит по питательности /8,0 к.ед./ эталон.

В подзоне юкных субарктических тундр усиливается роль кустарниковых группировок, среди которых преобладают ивняковые тундры, ерниковые и ивняковые заросли. Для ивняковых тундр характерно восстановление растительности в прежнем составе, но в измененных соотношениях. Кормовая фитомасса листвы ив составляет.от общего кор-. мового запаса зеленых кормов 4% /0,8 ц/га, 0,8 к.ед./, а трав -83$./17,9 ц/га/. В ерниковых зарослях восстановление не наблюдается и кормовая фитомасса на 955? состоит из трав, запас листвы ив составляет 0,3 ц/га. • '

Кормовой запас фитомассы плоскобугристо-мочакинных моховых болот достигает 16 и/га, что превышает кормовой запас фитомассы трав на 2о%, но по питательности уступающие коренному растительному сообществу. В лесотундровой зоне характерны чаще всего следующие растительные группировки: лиственничные редколесья, криво-лэсья березовые, ивняки и ерники. Для них характерна следующая тенценция: ерники не восстанавливаются, лишайники наблюдаются от- ' дельными куртинами, появляются ивняки. На 97/о основной запас кормовой фитомассы складывается из трав, которые по питательной ценности уступают .коренным растительным сообществам.

4.2.3. Динамика восстановления почвенного покрова, нарушенного гусеничным транспортом

Для всех изученных растительных сообществ характерно медленное восстановление почвенного покрова в превшем виде. При нарушении плоскобугристо-мочакинного комплекса природная комплексность нарушается почти полностью и не восстанавливается со временем. Для ивняковых зарослей характерно следующее: все кустарники до некоторой степени амортизируют, при передвикении по ним транспорта,; от небольших воздействий ломаются, вдавливаются в землю, но со • временем возобновляются. При сильных нагрузках кустарники выворачиваются с корнями, происходит разрыв мохово-лишайниковой дернины, в поникениях проступает вода, образуются просадки, озера, на склонах обнакается супесь.

Даке после длительного восстановительного процесса наблюдают. ся следа колеи. В луготундре кустарничково-разнотравной на 20% площади, занимаемой растительным сообществом, образование бугров высотой 20-25 см, диаметром 30-40 см. Для ивняковых тундр характерно незначительное изменение микро-рельефа.

Северная растительность очень чутко реагирует на внешние нагрузки, является одним из наиболее уязвимых компонентов природных комплексов. При существующей конструкции бездорокного транспорта, применяемого при промышленном освоении местности и несоблюдении требований защиты природных условий растительность легко разрушается. Особо чувствительны к техногенным воздействиям растительные группировки болотного типа'с мощным моховым покровом, они почти не противостоят гусеничному транспорту. Чрезвычайно ранимой частью фитоциноза являются лишайники. Уничтожение мохово-лишайниковой дернины приводит к увеличению сезонного оттаивания мерзлоты на 16-25 см, что вызывает развитие эрозионных, солифлекционных и гермо-

карстовых процессов.

Стадийность преобразования микрорельефа зависит от степени нарушения. Всего наблюдается три стадии - начальная, зрелая и реконструктивная. Самая длительная - реконструктивная (экзогенные процесса стабилизировались, началось осущение обводненной поверхности, ее задернение и закрепление вновь появившихся форм микрорельефа). Полного восстановления основных параметров, характеризующих местообитание даже на 20-й год реконструктивной стадии не. наблюдается

4.2.4. Сроки восстановления пастбищ в зависимости от пастерального фактора и воздействия гусеничного транспорта

Для определения степени нарушенности была разработана оценочная шкала.

При слабом воздействии вездехода (единоразовый проезд по площадке) частично повреждались только лишайники. Такое нарушение отнесено к I степени. При умеренной степени нагрузки (4-х кратный ' проезд) растительность погибала на 30$ площадки, появлялись пятна оголенного грунта, глубина бороз составляла 20-30 см - П степень нарушения. В результате значительного воздействия на тундру (6-ти разовый линейный проезд вездехода с разворотами) мохово-лишайнико-вый покров и верхний горизонт почвы уничтожались на 70-90%, глубина борозд достигала 50 см, на поверхность выливался жидкий грунт (нарушение Ш степени). При обследовании нарушенные участки паст-, бищ сравнивали с нарушениями- на площадках и оценивали их по 4-х балльной шкале.

Рассматривалась Ш степень нарушенности, так как от нее можно проследить восстановление растительного покрова при меньшей степени поарькд^ния растительного покрова.

Сроки восстановления также зависят от факторов, вызывающих нарушения пастбищ. Основными факторами, негативно влияющими на пастбища домашнего северного оленя являются сверхнормативный выпас оленей и техногенные. Мы рассмотрим как влияют эти факторы на растительный покров для тундровой зоны и лесотундра при значительной степени нарушенности. В условиях систематической перегрузки выпаса домашних северных оленей при значительной степени нарушенности почвы обнакаются на '¿0%, грунт на 10^ При техногенных нарушениях обнакены почва и грунт на ЬО%. В тундровой зоне лишайниковые пастбища при нерациональном выпасе оленей могут восстановиться на 17-20-й год, кустарничково-травяные на 8-12 год, при техногенных нарушениях соответственно на 45-55 года и через 27-35 лет. Для лесотундровой зоны при сверхнормативном выпасе восстановление лишайниковых пастбищ происходит на 15-17 год, кустрни-, чково-травяных на 7-10 год. При техногенном нарушении соответственно 40-50 лет и 25-30 лэт. Следовательно, восстановление растительного покрова как при техногенном воздействии, так и при влиянии пасторального фактора представляет длительный процесс. Но если при нерациональном выпасе домашних северных оленей срок восстановления растительного покрова ограничивается 20-ю годами, то при техногенных нарушениях этот срок является переломным периодом, когда происходит восстановление почвенного покрова и основных групп кормовых растений. Восстановление растительности наблюдается лишь к 30-ти годам.

Полностью .защитить природу весьма трудно. Мокно лишь уменьшить степень вредного влияния на экосистемы. Проведенные исследования разрушений растительного покрова представляет основу для разработки нормативных данных по срокам восстановления пастбищ домашнего ., северного оленя в зависимости от факторов и степени нарушенности (табл. ).

Таблица

Срок восстановления пастбищ домашнего северного оленя в зависимости от факторов и степени нарушения

«актера,

вызывающие

нарушения

Степень

нарушен-

ности

Раститель- Нарушенный растительный

ный покров покров (%■ от площади

без изме- фитоценоза) •

нений {% -

от площади Снизивший кормовую . фитоценоза) фитомассу, на %

10-30 31-50

50

Нарушенный

почвенный

покров

Обна- Обнажена кен поч- грунт, ва, %

Восстановление растительного покрова оленьих пастбищ, м

Зона тундры

1'унд- Лустар-ровые ники лишай-'травя-ники ные

Лесотундра

^едко- Ь'едко-лесные лесные лишай- кустар-нико- никово-вые травяные

Бессистем- Слабая 50 30 20 0 0 0 5-7 2-4 . 4-6 2

ный выпас . Умеренная .30

сеЕершх 30 20 20 10 0 10-12 5-7 8-10 3-5

оленей 8-12 .

домашних Значительная 10 . 0 30 30 20 10 17-20 15-17 7-10 м 00

Гусеничный . Слабая £0 10 20 30 10 10 17-20 12 15-17 10

транспорт Умеренная 10 10 ДО 30 20 20 22-27 16-20 20-25 15-17

■ „Значительная 0 . о ■ 0 0 . 50.. 50 45-55 27-35 40-50 25-30

Полное

нарушение 0 0 0 ■• 0 20 80 80-100 45-55 70-90 40-50

4.2.5. Восстановление растительности землях, подверкенных техногенному воздействию

При недостатке тепла и избыточной влакности почв в условиях Таймыра выбор культур для посева ограничен небольшим ассортиментом-многолетних трав.

На основании исследований установлено,что в год посева на тундрово-глеевых оподзоленных почвах ЧнМъа. 1 ЛанишИплиа.

способны формировать урокай злаковых трав. При этом существенных-различий мекду вариантами с внесением и без внесения удобрений не наблюдалось.

На второй и третий год кизни достоверно повышение уровсайности. Наибольшая эффективность минерального питания получена на третий год кизни травостоев - 2,2-2,8 т/га. Создание сеяных травостоев на фона ЦРК увеличило урокай с 1990 по 1992 гг. с •илМха,

- с 0,56 до 2,2 т/га,7е<,1исо. (Уш-лсйшша. с 0,80 до 2,8 т/га.

Из аборигенных видов в 1992 г. наибольшее распространение имели Роо- Сс^угихдхоЖ'иЬ

Доля сеяных трав чиЬш. /ХаыпЖласш. соответственно

составила %%: на контроле 18, 20,0, РК - 42,3, 54,7.

Создание травянистой растительности на хвостохранилищах, Карьерных разработках, и нарушенных тундровых землях в условиях. Норильского промышленного района мокет проводиться с использованием традиционных й нетрадиционных технологий следующими способами: посев трав в весенне-осенний период; в замерзшую почву, закрытие земли плитами-блоками специального органо-минерального со- . става'с высеянными на них семенами многолетних трав; с помощью наземной авиации (норма высева многолетних трав 50-75 кг/га при 100^ всхожести семян).

Для создания растительного покрова из многолетних трав рекомендуется использовать следующие вида местного или северного происхождения: мятлик луговой, лисохвост луговой, регнерию изменчивую, овсяницу квасную, луговую и тростникову, тимофеевку луговую. С точки зрения закрепления в биомассе растений никеля особая роль отводится овсянице луговой, регнерии изменчивой, тимофеевке луговой, кобальта - овсянице луговой и регнерии изменчивой, меди -регнерии изменчивой.

Результаты, полученные в ходе исследований приводятся в табл.

Таблица

Растительный покров, созданный на землях техногенного происховдения

Вид техногенного Краткая агротехни- Показатели травянистого воздействия ческая характешс- . покрова

тика участка

про- плот- мощ- от-био-ект ность ность но- лог. пок- побе- дер-" ше- урок.

нины ние т/га в бал-под-в.с,в. лах земной к

над-зем-" ной массе

рьггия гов, састе- тыс. ний,% м2

Хвостохранил шца

Карьеры

Нарушенные тундровые земли

Равнинные,склоновые • нормально увлажненные при полном отсутствии почвенного и растительного покрова 80

Равнинные, - склоновые при полном отсутствии почвенного и растительного покрова 90

Равнинные, склоновые нормально увлажненные и переувлажненные при наличии почвенного покрова 100

1,5 0,8 1,0 0,7

1,0 0,7 0,7 0,7

2,1 0,У 1Д 1,2

выводу

1. Питательность зеленых кормов, произрастающих в тундровой зоне, выше, чем в лесотундровой. В I кг кустарниковых ив, кустарниковых берез в среднем для тундровой зоны содержится 635 г переваримых веществ. Энергии переваримых веществ, произрастающих в лесотундре* соответственно 626; 0,56; 3115,

2. Для средних субарктических тундр запаса кормовой фитомас-сы трав и кустарников обеспечивает по летнему пастбищному сезону

б олене-дней на I га пастбищ, в подзоне юкных субарктической тундры 8 олене-дней на I га пастбищ, в лесотундре 4 олене-дней на .I га пастбищ.

3. Спустя 7 лет на месте уничтоженных мохово-лищайниковых группировок появляются на дренированных местах злаковые ценозы

( Ч&е^е^иап^лих- ^лкаМ^Мши., ^хсЬх^гл-Ьл опщи&члсгш^ Рах-

цалЦплСч ) и др., в сырых понижениях - осоково-пушицевые ( &г!с[1Лсит, ) Сыщ И§11сия1 амки^ггсхх. и др.).

Полное уничтожение кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов стимулирует увеличение развития трав примерно в 4 раза.

4'.' Под влиянием механического транспорта происходит трансформация тундровых и лесотундровых фитоценозов в антропогенные болота и луга, связанные с разрушением мохово-лишайниковой дернины и возрастанием глубины протаивания почвы.

5. После нарушения растительного покрова зарастание фитомас-сы идет крайне медленно. Соотношение основных групп кормов складывающий общий кормовой запас заменяются во всех исследуемых ' . группировках в сторону увеличения трав. Кормовая фитомасса возрастает в пределах 15-30%, по питательности уступающие коренному растительному сообществу.

6. В течение 10-17 лет в зависимости от растительного сообщества вторичный ценоз представлен травами. За это время происходят

закрепление и задернение почвы. 20-й год восстановления мокно считать переломным (появляется растительность, присутствующая в коренном сообществе), к 30—ти годам 80% площади колеи покрывается растительностью. Процесс востановления растительности, нарушенной гусеничным транспортом, занимает в 2 раза больше времени; чем после воздействия пасторального фактора.

, 7. Выделены 3 группы по степени восстановления. К первой отнесены растительные сообщества быстровосстанавливающиеся (от В до 12 лет). Этому благоприятствует значительное увлакнение почв. Ко второй отнесены сообщества, медленно восстанавливающиеся (до 50 лет). Это растительные группировки, занимающие полого-волнистые элементы рельефа, торфяники. К третьей отнесены растительные сообщества с частично восстанавливающейся растительностью. Здесь отмечено изменение гидрологического режима почв.

8. Уничтокение мохово-лишайниковой дернины приводит к увеличению сезонного оттаивания мерзлоты на 18-25 см, что вызывает раз--вит.ие эрозионных, солифяюкционных и термокарстовых процессов.

9. Основная часть площадок буровых установок по агрохимическому составу почв пригодны к восстановлению на них растительного покрова путем рекультивации. При этом требуется внесение дополнительных доз в почву фосфорных и азотных минеральных удобрений. По содержанию' основных элементов питания растений шлам мокет использоваться как минерально-почвенный субстрат при восстановлении нарушенного растительного покрова площадок демонтированных буровых установок.

10. Созданный растительный покров на промышленных отвалах и . землях, подверженных техногенному воздействию, способен формировав урокай от 0,7 до 1,2 т/га воз.сух.вещества.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ .

Перспективными для испытания в биологической рекультивации

яаляются следующие дикорастущие вида трав из местной флоры: Сачг* шЬ^ ахьЬ^ ) ¿лю^ксгит^ ^аеЦ -

ап) £. ъсРиглсокмсли ; СаЛ'и^&Иа.

сь -е-о-

симлМа^е^ ) Чьтиьо ) Сс&<Ьгпхиу1С>{Ъ\ сЪиг^сЬеци^

Упекись агел-угил , ^йе^илиЛал [л ) 5c.iiue.CL 'юАч.А,

В ряде случаев путем засева обнаженных участков тундры мокно создать ценные кормовые угодья для оленей и других сельскохозяйственных животных.

Б целях сохранения растительности тундры необходимо упорядот чить движение гусеничного транспорта по тундре, узаконить проезды лишь по отдельным трассам. Целесообразно применение вездеходов на воздушных подушках типа аляскинских СС-7 с удельным давлением ;0,03-0,04 кг/см2 и при возмокности вертолетов, '

В связи с обширностью территории Арктики и Субарктики и в целя целях систематического контроля за влиянием антропогенных факторов на состояние растительного покрова, целесообразно применение аэрокосмического мониторинга.

Использовать нормативные данные для составления прогнозной карты и экологического расчета ущерба, нанесенного пастбищам домашнего северного оленя в.результате воздействия гусеничного транспорта.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

I. Чупров Л.Л., Чупрова И.Л. Создание (восстановление) растительного покрова на промышленных отвалах (хвйстохранилищах) и землях, подверженных техногенному воздействию. Технологический регламент РАСХН.Сиб.отд-ние. НИИСХ Крайнего Севера -Дудинка, 1992.

2. Чупрова И.А. Прогноз восстановления растительности на местах демонтированных буровых установок /тез.докл. научн.концер., г.Красноярск, 3-7 сентября 1992 г.), Красноярск, 1992, с.22-23.