Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Лесовосстановление и лесоразведение в Орловской области на землях, загрязненных радионуклидами

ВАК РФ 06.03.01, Лесные культуры, селекция, семеноводство

Автореферат диссертации по теме "Лесовосстановление и лесоразведение в Орловской области на землях, загрязненных радионуклидами"

всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства

(вниилм)

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

ЛЕБЕДЕВ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

Лесовосстановление и лесоразведение в Орловской области на землях, загрязненных радионуклидами

0ff.03.01 - ЛЕСНЫЕ КУЛЬТУРЫ, СЕЛЕКЦИЯ, СЕМЕНОВОДСТВО

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК

Москва -1997

Диссертационная работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте лесоводства и механизации лесного

хозяйства

Научный руководитель - доктор биологических наук,

профессор И.И. Марадудин

Научный консультант - доктор сельскохозяйственных

наук,профессор Н.П.Калиниченко

Официальные оппоненты - доктор сельскохозяйственных наук,

профессор В.И.Обыденников - кандидат сельскохозяйственных наук, заслуженный лесовод России В.И.Суворов

Ведущая организация - Федеральная служба лесного

хозяйства России

Защита состоится "ОЪ " срСЮ^А-Р 1998 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного Совета К 028 01. 01. при Всероссийском научно-исследовательском институте лесоводства и механизации лесного хозяйства по адресу: 141200, г. Пушкино Московской области, ул. Институтская, 15 ВНИИЛМ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Отзыв на автореферат просим направлять в двух экземплярах с заверенными подписями в адрес Совета.

Автореферат разослан " 1$ 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат с/х наук

С.Ю.Цареградская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Авария на Чернобыльской атомной электростанции привела к радиоактивному загрязнению части территории Брянской, Орловской, Калужской, Тульской и ряда других областей (всего 19 субъектов Российской Федерации) на площади 56520 кв.км. В Орловской области около 32% площади загрязнено радионуклидами, в том числе 74% территории лесного фонда.

Радиоактивное загрязнение на многие десятилетия изменило природные свойства и социальное значение экосистем из-за риска дополнительного облучения человека в процессе лесохозяйственной деятельности и пользования лесным фондом. Вместе с тем, способность лесных экосистем прочно удерживать радионуклиды, включая их в биологический круговорот веществ и предотвращая вынос на другие ландшафты, определяет важную защитную роль леса в экологическом оздоровлении загрязненных территорий. Поэтому, среди комплекса мер по устойчивому управлению лесами на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению, приоритетным направлением по сохранению и усилению защитных функций лесных насаядений является лесо-восстановление и лесоразведение. Научных проработок по радиационной и экологической безопасности лесовыращивания крайне недостаточно. В связи с этим разработка системы мероприятий, способов, методов и "технологических решений", обеспечивающих радиационную и экологическую безопасность, а также лесоводственную и экологическую эффективность лесовыращивания на землях, загрязненных радионуклидами, имеет актуальное научное и практическое значение,

"ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Основная цель исследований заключалась в научном и методическом обосновании и реализации радиа-ционно-безопасной, экологически и лесоводственно-эффективной системы лесовыращивания на территории лесостепной зоны (в пределах Орловской области), подвергшейся радиоактивному загрязнению.

В соответствии с целью исследований были поставлены следующие задачи:

изучить радиационную обстановку в лесном фонде области (плотность радиоактивного загрязнения почвы, мощность дозы гамма-излучений, уровни содержания радионуклидов в лесных ресурсах);

определить систему защитных мероприятий (контрмер) при лесо-восстановлении, обеспечивающую снижение доз облучения человека и

сокрацении миграции радионуклидов в ландшафте;

экспериментально обосновать радиационно-экологическую безопасность и лесоводственную эффективность отдельных способов и методов лесовосстановления на вырубках, при реконструкции насаждений и в защитном лесоразведении; сопоставить затраты труда при традиционных и предлагаемых технологиях лесовосстановления и ле-совыращивания.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Выявлены особенности радиоактивного загрязнения лесного фонда Орловской области, определена система контрмер при лесовыращивании. Разработаны научно-методические основы способов и методов лесовосстановления на вырубках, при реконструкции насаждений и лесовыращивании в гидрографическом фонде на принципах оптимизации и обоснования радиационной безопасности.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Данные о радиационной обстановке в лесном фонде в виде карт-схем и поквартальных ведомостей утверждены установленным порядком и переданы в лесхозы для практического использования. Организована система постоянного контроля (мониторинга) за радиационной обстановкой и безопасностью условий труда. Разработаны и реализованы в масштабах области технологии лесовосстановления и лесовыращивания на землях лесного фонда, загрязненного цезием-137, снижающие дозы облучения человека и миграцию радионуклидов в окружающей среде.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА состоит в постановке проблемы, формировании целей и задач, разработке программы и методики исследований. Исследования, обработка и анализ материалов, внедрение полученных результатов выполнены при непосредственном участии автора или под его руководством.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНЕСЕННЫЕ НА ЗАЩИТУ:

характеристика радиационной обстановки в лесном фонде Орловского управления лесами;

технологии лесовосстановления на вырубках и при реконструкции насаждений, обеспечивающие снижение доз облучения человека и миграцию радионуклидов в окружающей среде.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований используются $ лесхозах Орловской и соседних областей при лесовыращивании. За период с 1992 по 1997 годы в Орловской области создано 1200 га лесных культур на разных категориях площадей с применением радиа-ционно-безопасных технологий.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертации докладывались на

научно-практических конференциях: "Основы ведения лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения" (Брянск, 1995), "100 -летие Шатиловекой и 75-летие Новосильской зональных опытных станций" (Орел,1996), на расширенных коллегиях Рослесхоза (1995,1997).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ состояния радиационной обстановки в лесном фонде Орловской области использованы при подготовке "Руководства по' радиационному обследованию лесного фонда (на период 1996-2000 г.г) (Москва, 1995) и "Руководства по ведению лесного хозяйства в зонах радиоактивного загрязнения от аварии на Чернобыльской АЭС (на период 1997-2000 г.г) (Москва, 1997).

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из общей характеристики, 5 глав, выводов и рекомендаций.

Работа изложена на 120 стр., содержит 26 таблиц, 9 рисунков, списка литературы 100 наименований, в том числе 2 иностранных автора и приложения в виде таблиц и фотоальбома.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Территория области заниает площадь около 25 тыс.кв.км, из которых под пашней занято около 70% всей территории, под лесами 8%. Остальная площадь находится под садами, залежами, оврагами, песками, заболоченными участками.

Почвы области преимущественно выщелоченные и ■оподзоленные черноземы (37%), серые лесные почвы (48%), дерново-подзолистые (9%), пойменные (4%), пески (2%).

Климат умеренно-континентальный. Весенние стоки и летние ливни представляют опасность в развитии водной эрозии и горизонтальной миграции радионуклидов, а также большую опасность представляет пылеперенос цезия-137 ветровыми потоками.

В лесах Орловщины выделены 4 группы коренных типов леса: дубравы (69%), сосняки (20%), ельники (10%), ольшанники (1%).

Лесной фонд по составу представлен: 43% твердолиственными, 36% мягколиственными и 21% хвойными насаждениями. В целом по области низкоствольные дубняки превышают высокоствольники в 3,7 раза.

Причины смены коренных дубрав изложены в работах М.Е.Тка-ченко (1955), И.С.Мелехова (1975,1980), К.Б.Лосицкого (1967), А.В.Побединского (1983), С.В.Белова (1983), Н.П.Калиниченко (1991).

Почвенно-климатические условия области позволяют выращивать высокопродуктивные насавдения из дуба, ели, лиственницы, сосны,

В результате аварии на Чернобыльской атомной электростанции 26 апреля 1986 года 32% территории Орловской области подверглись радиоактивному загрязнению разных уровней. Зона с плотностью загрязнения почвы цезием-137 от 1 до 5 Ки/кв.км занимает площадь 7970 кв.км, а зона от 5 до 15 Ки/кв.км - 132 кв.км.

Среди комплекса защитных мер по локализации радионуклидов в загрязненных ландшафтах одним из наибрлее эффектиных направлений является лесовосстановление и лесоразведение. Это обусловлено тем, что на покрытой лесом площади плотностью исключается пылеперенос радионуклидов, а вынос с поверхностным стоком-не превышает 0,01 процента в год.

ГЛАВА 2. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА РАБОТ, ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В Соответствии с целями и задачами исследований программой работ предусматривалось:

организация и проведение наземного поквартального радиационного обследования земель лесного фонда для выявления плотности загрязнения почвы цезием-137 с составлением карт-схем по каждому лесхозу М 1 : 100000;

закладка стационарных участков для определения содержания радионуклидов в основных компонентах лесных экосистем и мониторинга радиационной обстановки;

определение основных направлений защитных мероприятий при лесовыращивании в зонах радиоактивного загрязнения почвы;

обобщение, анализ, обоснование выбора и экспериментальная проверка отдельных радиационно-безоласных, экологически и лесо-водственно-эффективных способов и методов лесовосстановления на вырубках, при реконструкции малоценных насаждений и в защитном лесоразведении.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ. Изучение состояния вопроса по теме осуществлялось на основе аналитического обзора отечественной и ' зарубеиной литературы (Алексахина, Тихомирова, Щеглова, Мухамед-шина, Сидорова, Ипатьева, Калетника, Мурахтанова), научных работ по теме, опубликованных с 1986 по 1996 годы. Исходные сведения о радиационной обстановке в Орловской области изучались по данным карт Росгидромета, выполненных методами самолётной аэро-гаммасъемки.

Обследование плотности загрязнения почвы цезием-137 и определение мощности дозы гамма-излучений проводилось в соответствии с "Руководством по радиационному обследованию лесного фонда на период 1992-1995 г.г, "Руководством по радиационному обследованию лесного фонда на период 1996-2000 г.г., "Руководством по ведению лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения на период 1997-2000 г.г." Для определения содераания радионуклидов в лесной растительности использовались "Методические указания по оценке радиационной обстановки в лесном фонде Российской федерации на стационарных участках, для части территории, загрязненной радионуклидами при аварии на Чернобыльской АЭС (1993).

Определение основных направлений защитных мероприятий при лесовыращивании в зонах радиоактивного загрязнения проводилось с учетом законодательных актов Российской Федерации, положений и нормативов по радиационной безопасности.

Изучение лесоводственной эффективности лесных культур и затрат труда при разных способах обработки почвы, возраста посадочного материала и методах ухода проводилось по общепринятым методикам .

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Объектами исследований явились:

радиационная обстановка в лесах Орловского управления лесами, загрязненных цезием-137 в результате аварии на Чернобыльской АЭС (уровни радиоактивного загрязнения почвы, лесной растительности, мощности дозы гамма-излучений;

способы и методы лесовосстановления на вырубках, при реконструкции насаждений, а также в системе защитных насаждений, снижающие дозы облучения человека за счет сокращения трудозатрат и уменьшающие миграции радионуклидов при обработке почвы; контрмеры, обеспечивающие радиационную безопасность.

ГЛАВА 3. РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА В ЛЕСНОМ ФОНДЕ ОРЛОВСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЛЕСАМИ

Лесной фонд Орловского управления лесами занимает площадь 122,1 тыс.га. Он представлен 1295 отдельными лесными урочищами. Общая площадь земель лесного фонда, загрязненных цезием-137 с плотностью, превышающей 1 Ки/кв.км составляет 101481 га, или 74% всего лесного фонда.

Радиоактивному загрязнению подверглась большая часть лесного фонда (30 лесничеств) почти всех лесхозов (Табл. 1).

В зонах радиоактивного загрязнения расположено 17 лесных по-

селков и 36 лесных кордонов. В лесном хозяйстве работают 1228 человек, из них 467 рабочих, 308 инженерно-технических работников и 275 лесников.

Интенсивность миграции радионуклидов в почве изучалась нами на 10 стационарных участках, заложенных в различных лесорасти-тельных условиях. Выявлено, что меньшая скорость миграции происходит в автоморфных почвах, а большая - в гидроморфных болотных, лугово-болотных лесных и пойменных территориях. Эта закономерность совпадает с выводами, изложенными в работах Ф.А.Тихомирова, А.И.Щеглова (1990), М.И.Куликова, Ю.А.Хватова (1996).

Основная часть цезия-137 от 60 до 80% содержится в лесной подстилке. В минеральную часть почвы за 10 лет после аварии мигрировало от 10-15 до 30-35% радионуклидов. Основная их доля аккумулирована в пятисантиметровом минеральном слое почвы.

Таблица 1

Уровни и площади загрязнения почвы цезием-137 лесхозов

Орловского управления лесами по состоянию на 01.01.97

Наименование : Всего заг-: Плотность загрязнения Ки/кв.км. лесхозов грязнено,га :

_____________:___________1010А99_:_110:1Л99_:_2А0Г4А99:5Л0=15А0,

Дмитровский 24345 1704 12684 11301 360

Новосильский 10659 "2979 9483 1176 -

НП"Орловское Полесье" 22375 13345 10830 11490 55

Шаблыкинский 7796 4105 7281 515 -

Волховский 1996 - 181 926 886

Мценский 11757 2505 8086 3622 49

Орловский 11928 4277 8704 3224 -

Глазуновский 4965 1210 3373 1448 144

Ломецкий 1927 714 1508 408 11

Ливенский 3713 4748 3530 183 -

Итого: 101461 35667 65663 . 34293 1505

% 74 26 47,9 25 1.1

Установлено, что 4-6% от общего запаса выпавших радионуклидов, перешло по корневому пути в лесную растительность. Содержание радионуклидов в различных компонентах лесных экосистем зависит от плотности радиоактивного загрязнения почвы, лесораститель-

ных условий и биологических свойств растительности.

В древесном ярусе наиболее загрязнены мягколиственные породы. Наблюдаются существенные различия содержания цезия-13? в различных структурных частях древесных растений, которые достигают 10-20 кратной величины.

Значение мощности экспозиционной дозы-величина не постоянная, изменяется в зависимости от сезонных и погодных условий. В зимний период со снежным покровом наблюдается снижение мощности дозы в 2-5 раза, а во влажную погоду в 1,5 раза.

Особенность радиоактивного загрязнения лесного фонда Орловской области заключается в том, что леса представлены в виде небольших урочищ, окруженных со всех сторон с/х полями с высокой рас-паханностью земель, изрезанных действующими оврагами с сильными процессами водной эрозии почв, приводящих к горизонтальной миграции радионуклидов при весенних стоках, а также в процессе ветрового пылепереноса.

В условиях лесостепи на разных элементах рельефа овражно-ба-лочных земель наблюдается некоторое изменение гамма-фона. На повышение гамма-фона на разных экспозициях оказывает влияние крутизна и длина склонов водосборных площадей, прилегающих к оврагам и балкам полей и направление ветра. В связи с ежегодной обработкой полей с оборотом пластов гамма-фон полей, прилегающих к лесополосам, ежегодно меняется по величине.

Радиационно и экологически безопасные способы и методы лесо-восстановления и лесоразведения к началу наших исследований (1986) отсутствовали. В последние годы принципам защитных мероприятий в лесном хозяйстве посвящены работы Ф.А.Тихомирова, В.П.Сидорова, А.И.Щеглова (1993), В.А.Ветрова, В.А.Ипатьева, Н.Н.Калетника, И.И. Марадудина (1992), публикации МАГАТЭ (1994), М.И.Куликова, Ю.А. Хватова (1996), В.А.Шубина (1996). .

Исследования Ф.А.Тихомирова, В.П.Сидорова, В.С.Шевчука, A.M. Скрябина, проведенные в 1986-1990 годах в зонах радиоактивного загрязнения России, Белоруссии и Украины показывают, что работники лесного хозяйства, непосредственно работающие в лесу,относятся к группе повышенного риска.

Результаты исследований показали, что наиболее облучаемой профессиональной группой являются лесники, рабочие, мастера, пом. лесничих и лесничие, доза внешнего облучения которых в 2-4 раза выше, чем у лиц профессионально не связанных с пребыванием в лесу. Выявлено, что даже по сравнению с сельскохозяйственными рабочими.

данная группа получает дозу облучения в 1,5 - 2 раза больше при равной плотности загрязнения почвы цезием-137. Это объясняется медленным снижением первоначальной дозы, так как лесные почвы в отличие от сельскохозяйственных подвергаются меньше механической обработке и основная часть радионуклидов депонируется в лесной подстилке и в тонком минеральном слое почв.

Вместе с тем, учитывая важное экологическое, социальное и экономическое значение леса на лесодефицитной территории Орловской области и масштабы её радиоактивного загрязнения»является интенсификация лесохозяйственной деятельности в целях оздоровления радиа-ционно-экологической обстановки в регионе и, в первую очередь, за счет лесовосстановления и лесоразведения. Однако, проведение этих работ в зонах радиоактивного загрязнения традиционными методами без защитных мер, увеличит риск дополнительного облучения участников работ и повышение миграции радионуклидов.

В результате анализа литературных данных, теоретических и экспериментальных исследований, нами определена, радиологически обоснована и реализована радиационно^безопасная система защитных мер и способов лесовосстановления и лесоразведения на территории Орловской области, подвергшейся радиоактивному загрязнению. К наиболее важным мероприятиям и действиям, снижающим дозы облучения человека,т.е. времени пребывания в зоне загрязнения и миграцию радионуклидов в процессе обработки почвы й ухода за лесными культурами, относятся:

организация системы радиационного контроля; сокращение затрат труда и числа облучаемых лиц за счет применения малолюдных технологий и максимальной механизации работ;

пересмотр и совершенствование технологических операций с целью исключения малозначимых для конечного результата этапов или замена части операций на менее трудоёмкие;

минимальное нарушение почвенного покрова при подготовке почвы под лесные культуры и при уходе в процессе лесовыращивания;

регулирование периода времени работ по сезонам и погодным условиям;

применение индивидуальных и коллективных средств защиты; соблюдение правил, норм и нормативов в области радиационной безопасности.

Система защитных мер базируется на принципах оптимизации и обоснования радиационной безопасности. Принцип оптимизации заключается в поддержании на возможно низком уровне эффективных эквива-

лентных доз облучения и числа облучаемых лиц при лесовосстанов-лении и лесоразведении с учетом экономических и социальных факторов. Принцип обоснования состоит в социальной, лесоводственной, экологической и экономической целесообразности лесовосстановле-ния и лесоразведения или запрещении таких работ, при которых существует риск для человека превышения среднегодовой эффективной эквивалентной дозы 5 МЗВ (0,5 Бэр).

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ СООТВЕТСТВИЯ ТРАДИЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИИ ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЯ И ЛЕСОВЫРАЩИВАНИЯ УСЛОВИЯМ РАДИАЦИОННО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Основными объектами лесовосстановления и лесоразведения в лесхозах Орловской области являются:

свежие вырубки, преимущественно в насаждениях порослевого

дуба;

площади, подлежащие реконструкции малоценных насаждений;

сильно эродированные участки на землях гидрографического фонда;

земли, предназначенные для создания полезащитных, стокорегу-лирующих полос.

Технологические приемы создания насаждений обусловлены различными типами лесорастительных условий, количеством пней на вырубках, крутизной склонов на гидрографическом фоне, особенностями стока и ветрового режима. Они с достаточной полнотой отражены в работах Н.П.Калиниченко (1971). А.Б.Калякина (1970,1971), В.И. Суворова (1971), М.Д.Мерзленко (1972), А.Р.Родина, А.А.Корниенко (1973), Н.П.Калиниченко, А.И.Писаренко, Н.А.Смирнова (1974), А.Р. Родина (1974,1977,1978,1980,1981), А.С.Цереградской (1975), С.Л. Шкаринова (1976), А.И.Писаренко, М.Д.Мерзленко (1979) и др.

Технологии лесовосстановления на вырубках и при реконструкции малоценных насаждений, характеризуются большими затратами труда и высокой энергоёмкостью при подготовке площадей. (Табл.2).

2. Затраты труда при производстве культур дуба на вырубках и при реконструкции малоценных насаждений традиционными технологиями в условиях свежих кленово-липовых снытиевых дубрав (Д2)

Лесхоз,лесни- : Применяемые технологии : Затраты на 1 га

чество, : ♦-------------------

квартал : : чел/дней :машино-

: : :смен

Глазуновский 1.Вырубки

Глазуновское 15

Новосильский, Корсаковское, 8

Орловский, Троснянское, 24

Волховский, 17

1. Частичная обработка почвы ПКЛ-70,ПЛ-1,ПЛД-1,2; размещением растений 3x0,75м и 22,0 5,45 агротехническими уходами

2. Полосная раскорчевка КМ-1, МРП-2; частичная обработка почвы и агротехнические уходы; размещение:

3x0,75 м 30,73 9,26

4x0,75 U 23,65 5,35

6x0,75 и 16,43 4,46

П. РЕКОНСТРУКЦИИ МАЛОЦЕННЫХ НАСАЖДЕНИЙ

1. Частичная обработка почвы плугами ПКЛ-70, ПЛ-1, ПЛД-1,2 на участках без естественного возобновления с размещением саженцев 3x0,75 м 29,6 9,45

2. Полосная раскорчевка и расчистка (КМ-1, МРП-2) на участках с наличием естественного возобновления ценных пород 30,73 9,26

Данные таблицы 2 показывают, что при создании культур по этим технологиям, основные затраты труда приходятся на энергоёмкие операции: корчёвку пней, полосную расчистку, перемещение пней и многочисленные агротехнические уходы. Поэтому, в зонах радиоактивного загрязнения, возникла необходимость в совершенствовании традиционных технологий, которые бы обеспечивали радиацион-но-безопасные условия лесовыращивания.

Наиболее важным направлением совершенствования технологий является сокращение трудозатрат, т.е. время пребывания человека на загрязненной территории. Вместе с тем, непременным условием остается сохранение, высокой приживаемости и лесоводственной эффективности, создаваемых насаждений на вырубках.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ВЫРАЩИВАНИЯ защитных лесонасаждений на овражно-балочных системах отражены в работах И.Н.Шатилова (188 Г.А.Харитонова (1937), А.С.Козменко (1954), И.Д.Брауде (1969), Г.П.Сурмача (1971), Н.П.Калиниченко, И.Г.Зыкова (1986), Е.А.Гар-шинева (1995), где определяли выбор основных технологических решений при

создании защитных лесонасаждений в Орловской области на гидрографической сети.

В связи с различием по крутизне склонов и почв разными авторами (Н.П.Калиниченко, И.Г.Зыковым) выделено 12 категорий площадей, на которых применяются разные технологии. Однако проведение всех этих работ в зонах радиоактивного загрязнения традиционными методами приведет к риску дополнительного облучения работающих, повышению миграции радионуклидов, значительным затратам труда (Табл.3).

3. ЗАТРАТЫ ТРУДА И МАШИНОСМЕН ПРИ

ВЫРАЩИВАНИИ ЗАЩИТНЫХ НАСАНДЕНИИ ----------------------------------------------------------

Совхоз, : Применяемые технологии :_3§!Вё?У_на_1_га___

колхоз ;чел/дней :машино-

I :смен

1. НАСАЙДЕНИЯ НА ГИДРОГРАФИЧЕСКОМ ФОНДЕ 1.1Напашное террасирование на

склонах до 12 град. 33,16 3,19

2. Нарезное террасирование на склонах до 12 град 28,26 5,22

3. Обработка почвы площадками с использованием ОПГН-1 на 24,27 11,13 склонах до 20 град.

С обработкой почвы плугом ПЛС-0,6 на склонах до 20 град 24,50 4,10

а.ЗАЩИТНЫЕ ЛЕСНЫЕ ПОЛОСЫ

1. Обработка по черному пару 27,31 5,84

2. Обработка по зяблевой вспашке 25,84 4,40

Наибольшую трудоемкость представляют технологии при подготовке нарезного и напашного террасирования. В зонах радиоактивного загрязнения при выращивании полезащитных и стокорегули-рующих лесополос актуальной задачей является снижение доз облучения и сокращение миграции радионуклидов.

Эти задачи должны решаться применением соответствующих защитных мероприятий, в частности, путем минимального нарушения почвенного покрова, сокращения трудозатрат и машино-смен при выращивании лесных культур. Кроме этого, на загрязненных территориях следует исключить применение катков-осветлителей и кусто-

Совхоз

"Куликовский" Орловского р-на балка "Баранов Лог"

с-з"Куликовский 4. балка "Морочево"

КСП"Звягинки"

Орловского

района

резов КОГ-2, КОМ-2,3, КО-1,5, т.к. они нарушают растительный покрс и способствуют миграции радионуклидов. Взамен этим операциям пре; лагаются выборочные методы лесоводственного ухода кусторезом "Хус-кварна", сохраняющие подрост ценных пород и не нарушающие радиаци-онно-экологическую обстановку при проведении их после дождевых дне и в зимнее время.

ГЛАВА 5. ЛЕСОВОССТАНОВЛЕНИЕ И ЛЕСОРАЗВЕДЕНИЕ В ОРЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ НА ЗЕМЛЯХ, ЗАГРЯЗНЁННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ

В зонах радиоактивного загрязнения при лесовосстановлении к основным защитным мероприятиям относятся: выбор оптимальных параметров посадочного материала лесообразующих пород, минимальное нарушение почвенного покрова при обработке почвы на площадях различных категорий, сокращение трудозатрат и машиносмен при посадке и формировании лесных культур до перевода их в покрытые лесом земли.

Высокий уровень биоклиматического фактора области способствуе благоприятному росту основных лесообразующих пород, но одновремен> создает хорошие условия сильного развития растительности и поро^ малоценных пород. Это определяет необходимость высаживать на лесо-культурных площадях вместо 2-летних сеянцев саженц&й от 4 до 7 лет высотою от 0,5 до 1,0 и более метрой.

Технология выращивания посадочного материала ели, сосны, лисз венницы в условиях зоны хвойно-широколиственных лесов с достаточнс полнотой отражены в работах А.И.Новосельцевой, Н.А.Смирнова (1983, 1991). В лесостепи такие работы не выполнялись, поэтому в 19Э2-19£ г.г. в питомниках Ливенского, Орловского, Глазуновского, Мценскогс лесхозов определялись.оптимальные параметры крупномерного посадочного материала дуба, ели европейской, лиственницы сибирской (Табл.

4. ПАРАМЕТРЫ СА1ЕНЦЕВ ОСНОВНЫХ ЛЕСООБРАЗУЮЩИХ ПОРОД

Порода : _Поса^очный_мате[)иал_ ________________

Возраст лет •.Высота, : см Диаметр, мм .'Отношение массь :тонких корней * •.надземной част{

Ель европейская 2+2 30-61 9,5-10 1:14

Лиственница сибирская 2+2 49-52 7-12 1:20

Дуб черешчатый 2+2 46-59 6-8 1:12

2+3 56-71 7-12 1:14

ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ВЫРУБКАХ Механическое нарушение почвенного покрова, загрязненного ра-

дионуклидами, способствует повышенной миграции выпавших радиоактивных веществ в результате внутрипочвенного и горизонтального стока и в процессе ветрового разноса радиоизотопов. Это приводит к загрязнению других территорий и в конечном счете дополнительному облучению человека.

С учетом литературных сведений и наших исследований на свежих вырубках, загрязненных радионуклидами, выявлена целесообразность исключения из действующих традиционных технологий энергоёмких пылеобразующих операций: корчевку и перемещение пней, полосную расчистку, нарезку борозд, разработку пластов рабочими органами дисковых культиваторов, культивацию, а также агротехнические уходы.

Это обусловлено тем, что содержание цезия-137 в слоях почвы 0-5 см, 5-10 см, 10-15 см и 15-30 см соответственно составляет 55, 29, 10 и 6%. В процессе обработки почвы различными способами и механизмами происходит его перераспределение между слоями почвы.

На загрязненных территориях в Орловском, Глаэуновском, Мцен-ском, Новосильском, Волховском, Дмитровском лесхозах, в кварталах №№ 8, 17, 13, 12, 7, 3 в типах леса Д^ применялись следующие способы и механизмы обработки почвы: мотобуры, ямокопатели, вертикально-фрезерные культиваторы и посадка саженцев без предварительной обработки почвы.

Изменение распределения содержания радионуклидов после обработки почвы разными способами в слоях 0-5, 5-10, 10-15, 15-30 см приведено на Рис.1.

До Чернобыльской аварии бороздная обработка почвы для посадки лесных культур на вырубках и на эродированных землях в общем объеме составила более 30%. Однако, как видно из рисунка:

а) в слое от 0 до 15 см сосредоточено наибольшее количество радионуклидов, которые при обороте пластов выйдут на дневную поверхность и будут источниками ухудшения гамма-фона окружающей среды;

б) при полосной раскорчевке с последующей культивацией КЛБ-1,7 содержание радионуклидов цезия-137 уменьшилось в слое от О до 5.см с 49,8% до 27,8% и увеличилось в слое от 5 до 10 см с 27,8% до 31,4%, а в слое от 10 до 15 см с 31,4% до 40,8%;

в) при обработке почвы плугом ПКЛ-70, содержание цезия-137 по сравнению с контролем уменьшилось в слое от 0 до 5 см с 63,5% до 17,5% и увеличилось в слое от 5 до 10 см с 17,5% до 50,6%, а в слое от 10 до 15 см снизилось с 50,6 до 22,7%, и в слое от 15 ¿о 30 см также снизилось с 22,7 до 12,7%;

%

70 60 50 40 30 20 10

70 60 50 40 30 20 10

0 5 10 15 30 см 0 5 10 15 . 30 см

Рис.1. Перераспределение содержания цезия-137 по слоям почвы пру разных способах и механизмах обработки почвы. Содержание радионуклидов: а) в ненарушенных слоях почвы; б) при [ корчевке,обработке плугом и культиватором КЛБ-1,7; в) при обработ ке плугом ПКЛ-70; г) при обработке вертикально-фрезерным культивг тором ФВ-0,9/1,5; д) при посадке саженцев ЛМД-91 без предварител! обработки почвы; е) при посадке саженцев в ямки из-под яиокопате;

г,д) при посадке саженцев без предварительной подготовки почвы лесопосадочными машинами, процент содержания радионуклидов в почве мало, изменяется, также как при полосной подготовке вертикально-фрезерным культиватором ФВ-0,9/1,5.

е) при посадке саженцев в ямки содержание радионуклидов цезия -137 в слое от О до 5 см уменьшилось с 59,9 до 17,4%, а в слое от 5 до 10 см увеличилось с 17,4 до 27,9%, в слое от 10 до 15 см увеличилось с 27,9% до 40,6%, в слое от 15 до 30 см уменьшилось с 40,5% до 18,2%.

Меньшее количество радионуклидов выносится на дневную поверхность при использовании плоскорезов, культиваторов ФВ-0,9/1,5, сошников лесопосадочных машин МЛУ-1, ЛМД-91, а также ямокопателей.

Установлено, что переход от полосного и бороздного способа обработки почвы на вырубках к непосредственной посадке крупномерных саженцев посадочными машинами ЛМД-91, МЛУ-1 и др. позволяет в 2,5-9 раз уменьшить площадь вскрытия почвенного покрова, а применение ямокопателей - от 6 до 24 раз.

При создании полезащитных, придорожных и овражно-балочных насаждений замена сплошной вспашки на полосную обработку вертикально-фрезерным культиватором ФВ-0,9/1.5 позволяет уменьшить вскрытие загрязненной поверхности в три раза.

При- посадке применялись лесопосадочные машины без предварительной обработки почвы МЛУ-1, ЛМД-91, ЛМД-81, а также "Ливенка-1" комбинированная сажалка-сеялка ССН-1 с одновременным высевом люпина алколоидного, СЛН-1

С учетом высокого биоклиматического фактора местных условий была поставлена цель проверить эффективность технологий лесовос-становления на вырубках и лесоразведения на эродированных землях с использованием крупномерных саженцев дуба, лиственницы, ели, тополя, березы при минимальной обработке почвы, при которых меньше разрыхляются и уплотняются верхние слои почвы (Табл. 5,6,7,8).

Комбинированная посадка, с учетом наличия благонадежного подроста ценных пород, осуществлялась из расчета общего минимального количества растений по 3-4 тыс.шт. на гектаре.

5. ХАРАКТЕРИСТИКА ЛЕСОКУЛЬТУР, СОЗДАННЫХ КРУПНОМЕРНЫМ ПОСАДОЧНЫМ МАТЕРИАЛОМ БЕЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ВЫРУБКАХ

Лесничество, квартал

Поро-:Год :Год ¡Возраст:Марка :Разме-:Сред: Сред :Пр1 да :ло- :изме:посад. :поса- :щение,:вы : при- :вае :сад-:рени:матер. :дочной: м :сота: рост,:мос :ки :ния : лет :машины: : см : см : 3

Корсаковское

£ 29 Дуб 1989 1994 5 ИЛУ-1 3x0,75 172 20 78,

!Р 30 Дуб 1990 1994 5 МЛУ-1 3,5x0,8 160 31,6 80,

¡Р 27 Дуб 1991 1994 5 МЛУ-1 4x0,7 120 20 84,

№ № 28 Дуб 1992 1994 5 МЛУ-1 3,5x0,8 110 18 85,

Троснянское

№ 15 Ель 1993 1994 5-6 ЛМД.81 4x1,4 99,3 33 80,

!Р 15 Ель 1994 1994 5-6. ЛМД.81 5x1,4 98,1 36 90,

№ 7 Ель 1995 1995 5-6 ЛМД.81 3x1,0 83,2 16 90,

№ 8 Ель 1996 1996 4 МЛУ-1 2,5x1,0 73,0 18 - 92,

!Р 17 Ель 1994 1994 4 мотобур 3x1,0 61" И 84,

Ель 1995 1995 5 ямокоп. 3x1,0 87,5 17 94/

да 13 Ель 1996 1996 5 5x1,0 118 20 93/

6. ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАЩИТНЫХ НАСА1ДЕНИЙ,

СОЗДАННЫХ КРУПНОМЕРНЫМИ САЖЕНЦАМИ

СОВХОЗ »КОРОТЫШ-' Ливенского района

Береза 1994 1994 3-4

Тополь 1995 1995 3

Листв. 1996 1996 3 сибир.

Ливенка-1 3x0,75 120 45 94,: 3x1,5 150 42 88,! 3x1,5 84 22 92,(

По сравнению с посадками сеянцев культуры} созданные саженца, обладают большей поверхностью абсорбирования радионуклидов при рации, более эффективно выполняют защитные функции, ослёЗляющие миграцию радионуклидов.

7. ЗАТРАТЫ ТРУДА ПРИ СОЗДАНИИ ЛЕСОКУЛЬТУР ПО СПЕЦИАЛЬНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ НА РАЗЛИЧНЫХ КАТЕГОРИЯХ ПЛОЩАДЕЙ ДО ПЕРЕВОДА ИХ В ПОКРЫТЫЕ ЛЕСОМ ЗЕМЛИ В ЗОНАХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

Лесничество, лесхоз, квартал

______Затдаты_на_1_га_____

человеко- : машино-смен дней :

1. ВЫРУБКИ

Корсаковское 1. Посадка 5-летних саженцев

лесничество дуба без предварительной Новосильского обработки почвы лесопоса-лесхоза,кв.29 дочными машинами Ш1У-1,

ЛМД-91

17,66 4,98

П. РЕКОНСТРУКЦИЯ МАЛОЦЕННЫХ НАСАЖДЕНИИ

Троснянское

лесничество

Орловского

лесхоза,кв.8

Троснянское

лесничество,

кв.13

Посадка 5-6 летних саженцев ели без предварительной обработки почвы лесопосадочными машинами МЛУ-1, ЛМД-91

Посадка 5-6 летних саженцев ели в ямки из-под ямокопателя

34,24 11,38

14,74 3,36

. Ш. НАСАЖДЕНИЯ НА ГИДРОГРАФИЧЕСКОМ ФОНДЕ

Совхоз "Коротыш" Посадка саженцев березы, Ливенского р-на тополя, лиственницы по

полосной обработке почвы вертикально-фрезерным культиватором, лесопосадочной машиной "Ливенка-1" с одновременным высевом люпина алколоидного 13,46 2,02

Посадка 5-6 летних саженцев дуба, хвойных пород и 2-летних саженцев быстрорастущих пород тополя и березы от 3 до 5 лет сокращают сроки перевода лесокультур в покрытые лесом земли. Посадки первого года саженцев несколько уступают по годичному приросту в высоту культурам, посаженным сеянцами. Большой годичный прирост в высоту наблюдается у саженцев, посаженных лесопосадочными машинами со стержневой корневой системой, чем у саженцев с мочковатой. Посадка с комом саженцев с мочковатой корневой системой в ямки, подготовленные ямокопателями, повышает приживаемость на 8-12%. Подготовка почвы ямокопателями позволяет обеспечить посадку саженцев дуба с корневой системой до 45 см и более, что гарантирует лучшую приживаемость, т.к. лесопосадочные машины не обеспечивают такой возможности.

Предлагаемые технологии позволяют исключить 15 агротехнических уходов в течение 5 лет, тем самым резко сократить время пребывания работающих на загрязненных участках и дозы их облучения.

При выполнении же механизированных уходов (агрегатом трактор

МТЗ-80 + культиватор КЛБ-1,7) в кабину трактора поступало от 32 198,3 МГ/куб.м (миллиграмов пыли на каждый кубометр воздуха), чт значительно превышает требования ГОСТа 1.2005. (4МГ/куб.м).

Варианты создания культур по новой технологии и отказ от аг технических уходов на 4-13 ч/дней сокращают время пребывания раб тающих в запыленных условиях при выращивании 1 га культур.

При лесоводственных уходах до 15% времени они выполняются в более радиационно-безопасных условиях, а при выполнении их в зим них условиях воздействие радиации сводится к минимуму.

8. ПРИМИВАЕМОСТЬ КУЛЬТУР, СОЗДАННЫХ ПРЕДЛАГАЕМЫМИ И ТРАДИЦИОННЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ЗА ПЕРИОД С 1989-1996г.г.

Наименование лесхозов, почвы, ТЛУ

_____Св§дневзвешенная_П2ИживаемостьА_%_

■ «

по традиционной тех-:по предлагаемой те нологии : нологии

в лесном :в защит. : в лесном: в защит фонде :лесных : фонде : лесных :насажу. : : насаид

Волховский лесхоз,

совхоз Бариловский Д2 опозд.

_чедноземы__________

84,8 85,1

89,5 86,0

Ливенский лесхоз.

Совхоз "Георгиевского", Д2, опозд.

„черноземы______________

86,3 84,5 89,1 85,5

Новосильский

лесхоз,

Корсаковское

лесничество,

кв.8

Д2, темносерые

_лесные_почвы_________

Совхоз "Куликовский" Орловского р-на, Д2

88,5 8$9

91,0 86, 5

89,5 81,4 90,2 85,5

Анализируя эти данные можно заключить, что в большинстве лесхозов приживаемость посадок саженцев несколько выше, чем посадок сеянцев.

Затраты труда по сравнению с посадкой сеянцев дуба по традиционным технологиям с выполнением всех агротехнических уходов в междурядьях и рядах сокращаются с 30,73 до 17,66 ч/дней, а вместе с тем и время пребывания работающих в лесу. Несколько меньше эта разница при выращивании культур посадкой сеянцев дуба и ели на участках, где не проводилась дополнительная ручная прополка.

При реконструкции малоценных насаждений создание культур дуба и ели саженцами 5-6 лет без предварительной обработки с посадкой машинами МЛУ-1, ЛМД-91 и без последующих агротехнических уходов затраты труда на 1 га составили 14,74 ч/дней. Это меньше,чем затраты труда при выращивании культур с частичной обработкой почвы плугами ПКЛ-70, ПЛД-1,2 (29,6 ч/дней) и в сравнении с затратами при создании культур дуба с полосной раскорчевкой и последующими механизированными уходами в междурядьях (30,73 ч/дней).

Особо следует отметить, что затраты на 1 га при посадке саженцев в ямки из-под ямокопателя, несколько превышают затраты при использовании традиционных технологий. Однако, в общую сумму затрат труда (34,24 ч/дней) входят 3,52 ч/дня без непосредственного контакта работающих с почвой, т.е. по доставке посадочного материала и выполнении лесоводственных уходов.

При создании культур на овражно-балочных землях и в полезащитных полосах саженцами березы, тополя, лиственницы с применением вертикально-фрезерного культиватора ФБ-0,9/1,5 и лесопосадочной машиной "Ливенка-1" с одновременным высевом семян люпина алколоид-ного затраты на выращивание составляют 13,46 ч/дней, а при посадке сеянцев на напашных террасах - 33,16 ч/дней, по черному пару -27,3 ч/дней и по зяблевой вспашке - 25,8 ч/дн.

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В результате выполненных исследований выявлено пространственное распределение площадей лесного фонда Орловского управления лесами по плотности загрязнения почвы цезием-137 от аварии на Чернобыльской АЭС. В зоне с плотностью загрязнения почвы цезием-137 от 1 до 2 Ки/км^ находится 65663 га, в зоне от 2 до 5 Ки/км2 -34293 га, а в зоне от 5 до 15 Ки/км2 _ 1505 га.

2. Организован мониторинг радиационной обстановки в лесном фонде на стационарных участках. Установлено, что от 60 до 80% цезия -137 содержится в лесной подстилке.

В минеральную часть почвы за 10 лет мигрировало от 10-15 до 30-3 радионуклидов: основная их часть находится в 5-Ом слое почвы.

Удельная радиоактивность в лесной подстилке в зоне от 1 до 5 Ки/км^ колеблется от 60 до 4100 Бк/кг.

3. В растительном ярусе по корневому пути перешло 4-6% от о щего запаса цезия-137.

4. В древесном ярусе наиболее загрязнены лиственные породы. Наблюдаются существенные различия содержания цезия-137 в различи структурных частях древесных растений, достигают 10-20 кратной в личины.

5. Выявлены особенности перераспределения цезия-137 в пахот горизонте при различных способах обработки почвы под лесные куль туры. Минимальный вынос цезия-137 на поверхность почвы достигает ся при использовании плоскорезов КПГ-2,5, культиваторов ФВ-0,9/1 сошников лесопосадочных машин МЛУ-1, ЛМД-91 и буров ямокопателей

6. Разработана и реализована система защитных мер, снижающи дозы облучения человека и миграцию радионуклидов при лесовыращи-вании в условиях загрязнения почвы цезием-137 свыше 1 Ки/км^.

В целях снижения доз облучения человека и уменьшения мигращ радионуклидов в процессе создания лесных культур в зонах радиоак тивного загрязнения при сохранении их лесоводственной, экономической и экологической эффективности рекомендуется:

1. Замена полосного и бороздного способа подготовки почвы н; вырубках, посадкой крупномерными саженцами без предварительной 0( работки почвы лесопосадочными машинами МЛУ-1, ЛМД-91, которая в

2.4-9 раз уменьшает вскрытие почвенного покрова, а применение ям( копателей от 6 до 24 раз. При этом сокращаются затраты труда в

1.5-2,5 раза и соответственно дозы облучения участников работ. Приживаемость культур сохраняется на уровне традиционных техноло' гий.

2. При создании полезащитных лесных полос и овражно-балочны; насаждений заменять сплошную вспашку на полосную вертикально-фре' зерным культиватором ФВ-0,9/1,5, который позволяет уменьшать век! тие загрязненной поверхности почвы в 3 раза.

3. Посадка 5-6-7 летних саженцев дуба и хвойных пород, а также и 3-летних саженцев тополя и березы, позволит на 3-5 лет сократить сроки перевода культур в покрытые лесом земли по сравнению с традиционными способами.

4. Выращивание культур на вырубках, созданных 5-6 летними с? «енцами дуба,вместо 2-летних,уменьшит затраты труда в 1,74 раза,«

потребность в машино-сменах в 1,85 раза при высокой лесоводствен-ной, экологической и экономической эффективности.

5. Создание защитных насаждений крупномерными саженцами берёзы, лиственницы, тополя и липы позволит сократить затраты труда в 2,0 раза, а потребность в машино-сменах в 2,89 раза по сравнению с традиционными технологиями.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Лебедев А.Н.

2. Лебедев А.Н.

3. Лебедев А.Н.

4. Моисеев А.Н. Лебедев А.Н.

и др.

5. Лебедев А.Н.

6. Лебедев А.Н. ?. Лебедев А.Н.

8. Лебедев А.Н.

Искусственные леса Орловщины. г.Орел, изд-во "Невероятный мир", 1995, 143 с. (в соавторстве)

Шатиловский лес - жемчужина России, г.Орел, изд-во ОГТРК, 1996, 86 с. (в соавторстве)

Национальный парк "Орловское Полесье" - гордость России, г.Орел', изд-во Тургеневский бережок, 1996, 247 с. (в соавторстве)

Лес. Человек. Радиация, г.Орел, изд-во ОГРТК, 1997 479 с. (в соавторстве)

Особенности ведения лесного хозяйства в Орловской области. "Лесное хоз-во", 1995 № 4 с 22-22.

По новой технологии газета "Просторы России", £ 16, (71). 16-22.04.1995г.

Перспективы ведения лесного хозяйства Орловской области в условиях рыночных отношений и радиационного загрязнения. В книге "Лесоводство и экология. Современные проблемы и пути их решения". - Брянск 1996, с 61-63.

Развитие лесокультурного наследия И.Н.Шатилова, И.И.Шатилова и А.С.Козменко в современном лесоразведении Орловской области. Корни и крона Шатиловского эксперимента. Сборник. Материалы научно-практической конференции к 100-лети» У!атиловской и 75-летию Новосильской зональной опытных станций. Орел, изд-во ОГТРК 1996, с 291-297.