Статья: Управляемое восстановление лесных экосистем на песчаных техногенных субстратах крайнесеверной тайги Европейского северо-востока России

Примечание. Приведены значения показателя с границами интервала абсолютной по-грешности при p = 0,05.

На восьмой год опыта численность разных эколого-трофических групп микробоценоза субстрата варианта 1 с применением традиционной техно-логии лесной рекультивации по сравнению с исходным субстратом практи-чески не изменилась (табл. 8). В связи с дефицитом питательных элементов, низким содержанием почвенного органического вещества и неблагоприят-ными гидротермическими условиями значительную роль в микробном со-обществе продолжают играть олиготрофные и олигонитрофильные микро-организмы. В вариантах 2 и 5 с применением оптимизированной технологии в верхнем органо-аккумулятивном слое выявлено увеличение общей чис-ленности почвенных микроорганизмов в 4-6 раз по сравнению с контролем и вариантом 1, при этом наиболее значительное увеличение численности отмечено среди микроорганизмов азотного цикла. Это свидетельствует об активном протекании процессов как минерализации, так и аккумуляции органического вещества в субстрате. Таким образом, развитие микробного сообщества взаимосвязано с формированием фитоценоза, определяющего фитосреду и поступление растительной морт-массы [37-39]. Сходная взаи-мосвязь численности почвенных микроорганизмов с развитием раститель-ности техногенных местообитаний показана целым рядом исследователей [40-42].

Таблица 8 [Table 8] Численность эколого-трофических групп микроорганизмов (восьмой год опыта), тыс. КОЕ/г а.с.п.

Примечание. Приведены средние арифметические значения и доверительные интервалы при p = 0,05. Прочерк - микроорганизмы не выделены.

[Note. Arithmetic mean values and confidence intervals at р=0.05. The dash - microorganisms are not isolated].

Создание искусственного травостоя из высеянных многолетних злаков, несмотря на то, что использованные виды считаются малоконкуретоспособ- ными по отношению к древесным растениям [14], несомненно, влияет на культуры сосны, созданные посадкой сеянцев. Как показали наши наблю-дения, в вариантах опыта с хорошо развитым травостоем (2, 3), наземная фитомасса которого в пик своего развития составляла около 300 г/м2, а про-ективное покрытие - около 80%, биометрические показатели сеянцев сосны не различались с таковыми в варианте опыта без посева трав (1). В вари-анте опыта с умеренно развитым травостоем (4), величина наземной фи-томассы которого не превышала 170 г/м2, а проективное покрытие - 60%, к концу наблюдений рассмотренные параметры состояния культур сосны оказались значимо выше, чем в других вариантах с посадкой сеянцев (1-3). Следовательно, при посадке сеянцев одновременно с посевом трав за счет агротехнических приемов создания и ухода (управления развитием траво-стоя) необходимо добиваться некоторого баланса конкурентных взаимоот-ношений между древесными растениями и травами в целях эффективного восстановления компонентов фитоценоза. Травостой наземной фитомассой более 150-200 г/м2 и проективным покрытием более 60% тормозит рост се-янцев и служит одной из причин их гибели, что подтверждается данными и других исследователей [18, 43]. Умеренно развитый травостой благоприятен для развития культур сосны, в связи со значительным улучшением свойств субстрата. Исследования подтвердили возможность положительного влия-ния посева многолетних злаков на высаженные деревья, отмеченного при рекультивации нарушенных земель Кольского полуострова [15] и восточной части США [14]. Снизить риски и ускорить темпы формирования древес-ного яруса возможно за счет посадки дичков с комом земли, в связи с их более крупными размерами, меньшим стрессом при пересадке, большей устойчивостью к прессу биогенных и абиогенных факторов. Формирование искусственного травостоя благоприятно влияет на рост крупномерного по-садочного материала, что показано и другими авторами [18, 44].

Заключение

В целях активизации восстановительной сукцессии на техногенных пес-чаных субстратах необходимо проведение рекультивационных работ. В био- климатических условиях крайнесеверной тайги целесообразно применение оптимизированной технологии лесной рекультивации нарушенных земель, включающей посадку древесных пород одновременно с созданием искус-ственного травостоя из многолетних злаков. Это обусловлено тем, что без дополнительных агроприемов посадка древесных растений в первые де-сятилетия управляемой сукцессии не обеспечивает закрепления песчаного субстрата, накопление органической массы, формирование напочвенного покрова. Применение оптимизированной технологии рекультивации при регулировании конкурентных взаимоотношений между компонентами ис-кусственного фитоценоза позволяет одновременно ускорить формирование древесного яруса, напочвенного покрова, почвы и микробного комплекса.

Литература

1. Акульшина Н.П., Лобовиков Н.И., Менгалимов Х.Я. Опыт фитомелиорации эродированных почвогрунтов на трассе магистрального нефтепровода Возей-Уса-Ухта // Растительные ресурсы. 1981. Т. XVII, вып. 2. С. 175-183.

2. Биологическая рекультивация на Севере (Вопросы теории и практики) / отв. ред. И.Б. Арчегова. Сыктывкар : Коми НЦ УрО РАН, 1992. 104 с.

3. Турубанова Л.П., Лиханова И.А. Динамика растительности на посттехногенных территориях Усинского района Республики Коми при посеве разных видов многолетних трав // Сибирский экологический журнал. 2013. № 2. С. 223-233.

4. Капелькина Л.П. Естественное и искусственное лесовозобновление на нарушенных землях Севера // Лесной журнал. 1983. № 1. С. 21-24.

5. Парфенюк В.И. Лесная рекультивация нарушенных земель в зоне крайнесеверной тайги Коми АССР // Освоение Севера и проблемы рекультивации : материалы I Междунар. конф. Сыктывкар, 1991. С. 155-156.

6. Соколов А.И., Федореп Н.Г., Кривенко Т.И., Лейбонен Е.Э., Новицкая Л.Л. Первичные этапы формирования биогеоценозов при разведении карельской березы на отвалах Костомукшского железорудного месторождения // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2010. Вып. 191. С. 2-31.

7. Федорец Н.Г., Соколов А.И., Крышень А.М., Медведева М.В., Костина Е.Э. Формирование лесных сообществ на техногенных землях севера-запада таежной зоны России. Петрозаводск : Карельский НЦ РАН, 2011. 130 с.

8. Рекультивация земель на Севере. Вып. 1. Рекомендации по рекультивации земель на

9. Крайнем Севере / отв. ред. И.Б. Арчегова. Сыктывкар : Коми НЦ УрО РАН, 1997. 34 с.

10. Требования к технологиям рекультивации загрязненных нефтью земель. Сыктывкар : Комимелиоводхозпроект, 2014. 134 с.

11. Powter C.B., Chymko N.R., Dinwoodie G., Howat D., Janz A., Puhlmann R., Richens T., Watson D., Sinton H., Ball J.K., Etmanski A., Patterson D.B., Brocke L.K., Dyer R. Regulatory history of Alberta's industrial land conservation and reclamation program // Canadian Journal of Soil Science. 2012. № 92. PP. 39-51.

12. Lima A.T., Mitchell K., O'Connell D.W., Verhoeven J., Cappellen P. V. The legacy of surface mining: Remediation, restoration, reclamation and rehabilitation // Environmental Science & Policy. 2016. № 66. PP. 227-233.

13. Лиханова И.А., Арчегова И.Б. Развитие теоретических и практических аспектов процесса восстановления нарушенных земель на севере Республики Коми // Теоретическая и прикладная экология. 2014. № 3. C. 79-85.

14. Evans D.M., Zipper C.E., Burger J.A., Strahm B.D., Villamagna A.M. Reforestation practice for enhancement of ecosystem services on a compacted surface mine: Path toward ecosystem recovery // Ecological Engineering. 2013. № 51. PP. 16-23.

15. Zipper C.E., Burger J.A., Skousen J.G., Angel P.N., Barton C.D., Davis V., Franklin J.A. Restoring forests and associated ecosystem services on Appalachian coal surface mines // Environmental Management. 2011. № 47. PP. 751-765.

16. Казаков Л.А., Вишняков Г.В., Чамин В.А. Лесомелиорация Кузоменских песков // Вестник Кольского научного центра РАН. 2011. № 2. С. 58-63.

17. Лиханова И.А., Арчегова И.Б., Хабибуллина Ф.М. Восстановление лесных экосистем на техногенно нарушенных территориях Севера. Екатеринбург : УрО РАН, 2006. 104 с.

18. Torbert J.L., Schoenholtz S.H., Burger J.A., Kreh R.E. Growth of three pine species on pre- and post-SMCRA land in Virginia // Northern Journal of Applied Forestry. 2000. № 17. PE 95-99.

19. Skousen J., Ziemkiewicz P., Venable C. Tree recruitment and growth on 20-year-old, unreclaimed surface mined lands in West Virginia // International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 2006. № 20. PP. 142-154.

20. Franklin J.A., Zipper C.E., Burger J.A., Skousen J.G., Jacobs D.F. Influence of herbaceous ground cover on forest establishment and growth on eastern US coal surface mines // New Forests. 2012. № 43. PP. 905-924.

21. Вараксин Г.С., Кузнецова Г.В. Особенности биологической рекультивации в Норильском промышленном регионе // Сибирский лесной журнал. 2016. № 2. С. 92-101.

22. Семенов Б.А., Цветков В.Ф., Чибисов Г.А., Елизаров Ф.П. Притундровые леса европейской части России. Архангельск : СевНИИЛХ, 1998. 332 с.

23. Капитонова О.А., Селиванов А.Е., Капитонов В.И. Структура растительных сообществ начальных стадий сукцессий на антропогенных песчаных обнажениях лесотундры и северной тайги Западной Сибири // Сибирский экологический журнал. 2017. Т. 24, № 6. С. 731-745.

24. Хватов Ю.А. Облесение земель, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых. М. : ЦБНТИлесхоз, 1973. 56 с.

25. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М. : Агропромиздат, 1985. 351 с.

26. Огиевский В.В., Хиров В.В. Обследование и исследование лесных культур. М. : Лесн. пром-ть, 1964. 50 с.

27. Соколова Э.С., Ведерников Н.М. Указания по диагностике болезней хвойных пород в питомниках и молодняках. М. : Минлесхоз РСФСР, 1988. 77 с.

28. Методы изучения лесных сообществ / отв. ред. В.Т. Ярмишко, И.В. Лянгузова. СПб. : НИИХимии СПбГУ, 2002. 240 с.

29. Теория и практика химического анализа почв / отв. ред. Л.А. Воробьева. М. : ГЕОС, 2006. 400 с.

30. Классификация и диагностика почв России / отв. ред. Г.В. Добровольский. Смоленск : Ойкумена, 2004. 342 с.

31. Методы почвенной микробиологии и биохимии / отв. ред. Д.Г. Звягинцев. М. : Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

32. Ларин В.Б., Паутов Ю.А. Формирование хвойных молодняков на вырубках северо- востока европейской части СССР. Л. : Наука, 1989. 144 с.

33. Подлесная Н.И., Переверзев В.Н. Фитомелиорация территорий, нарушенных промышленностью // Мелиорация земель Крайнего Севера. М. : Колос, 1977. С. 227-234.

34. Rahmonov O., Snytko V.A., Szczypek T., Parusel T. Vegetation development on post-industrial territories of the Silesian Upland (Southern Poland) // Geography and Natural Resources. 2013. № 34. PP. 166-173.

35. Патова Е.Н., Кулюгина Е.Е., Денева С.В. Процессы естественного восстановления почв и растительного покрова на отработанном угольном карьере (Большеземельская тундра) // Экология. 2016. № 3. С. 173-179.

36. Железнова ГВ., Шубина Т.П. Видовой состав мхов техногенно нарушенных ландшафтов Республики Коми // Ботанический журнал. 2005. Т. 90, № 2. С. 215-222.

37. Mackenzie D.D., Naeth M.A. The role of the forest soil propagule bank in assisted natural recovery after oil sands mining // Restoration Ecology. 2010. № 18. PP. 418-427.

38. Lambers H., Mougel С., Jaillard В., Hinsinger Р. Plant-microbe-soil interactions in the rhizosphere: an evolutionary perspective // Plant and Soil. 2009. Vol. 321, № 1-2. РР. 83-115.

39. Dimitriu P.A., Prescott C.E., Quideau S.A., Grayston S.J. Impact of reclamation of surface- mined boreal forest soils on microbial community composition and function // Soil Biology and Biochemistry. 2010. Vol. 42, № 12. РР. 2289-2297.

40. Parmelee R.W., Ehrenfeld J.G., Tate R.L III. Effects of pine roots on microorganisms, fauna, and nitrogen availability in two soil horizons of a coniferous forest spodosol // Biology and Fertility of Soils. 1993. Vol. 15, № 2. РР. 115-119.

41. Сумина О.И., Власов Д.Ю., Долгова Л.Л., Сафронова Е.В. Особенности формирования сообществ микромицетов в зарастающих песчаных карьерах севера Западной Сибири // Вестник СПбГУ Сер. 3. Биология. 2010. Вып. 2. С. 84-90.

42. Евдокимова Г.А., Калмыкова В.В. Биологическая активность рекультивированных промышленных отвалов в условиях северной тайги // Агрохимия. 2008. № 1. С. 63-67.

43. Гордеева Т.Х., Малюта О.В. Динамика параметров биологической активности почвы как показатель почвенно-экологических условий на объекте рекультивации // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2010. № 2 (40). С. 34-36.

44. Маркова И.А. Основные факторы успешного роста лесных культур на северо- западе России // Лесовосстановление на Европейском Севере : материалы научного семинара. Хельсинки : Изд-во НИИ леса Финляндии, 2000. С. 183-193.

45. Luoranen J., Rikala R. Field performance of Scots pine (Pinus sylvestris L.) seedlings planted in disc trenched or mounded sites over an extended planting season // New Forests. 2013. № 44. РР. 147-162.

References

1. Akul'shina NP, Lobovikov NI, Mengalimov KhYa. Opyt fitomelioratsii erodirovannykh pochvo-gruntov na trasse magistrol'nogo nefteprovoda Vozey-Usa-Ukhta [Experience in phytomelioration of eroded soils on the main pipeline route Vozey-Usa-Ukhta]. Rastitelnye resursy. 1981;17(2):175-183. In Russian

2. Biologicheskaya rekul 'tivatsiya na Severe (Voprosy teorii i praktiki) [Biological recultivation in the North (Theory and practice)]. Archegova IB, editor. Syktyvkar: Komi scientific center of the RAS Publ.; 1992. 104 p. In Russian

3. Turubanova LP, Likhanova IA. Vegetation dynamics on the posttechnogenic territories of Usinsk raion, Komi Republic, after various species of permanent grasses were sown. Contemporary Problems of Ecology. 2013;2:223-233.

4. Kapel'kina LP. Estestvennoe i iskusstvennoe lesovozobnovlenie na narushennykh zemlyakh

5. Severa [Natural and artificial reforestation on disturbed lands of the North]. Lesnoy zhurnal = Forestry Journal. 1983;1:21-24. In Russian

6. Parfenyuk VI. Lesnaya rekul'tivatsiya narushennykh zemel' v zone kraynesevernoy taygi

7. Komi ASSR [Forest recultivation of damaged areas in the zone of the far-northern taiga of the Komi USSR]. In: Osvoenie Severa iproblemy rekul tivatsii. Materialy nauch. konf. [Development of the North and problems of recultivation. Proc. of the Sci. Conf. (Syktyvkar,

8. Russia, 8-14 July, 1991)]. Syktyvkar: IB Komi SC UB RAS Publ.; 1991. pp. 155-156. In Russian

9. Sokolov AI, Fedorez NG, Krivenko TI, Leibonen EE, Novizkaja LL. Early stages in the formation of biogeocenoses at curly birch cultivation on the spoil banks of Kostomukshskoye iron ore deposit. Izvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii = News of the Saint Petersburg State Forest Technical Academy. 2010;191:22-31. In Russian