Применение полимеров для закрепления эродируемых субстратов при рекультивации техногенных ландшафтов Курской магнитной аномалии

ства посадочного материала с открытой корневой системой, можно гарантировать больший выбор однородных высококачественных конкурентоспособных сеянцев для пересадки из питомника на лесокуль-турную площадь.

Обрезка вершин в период посадки сеянцев восстанавливает баланс между подземной и надземной частями растения и вместе с хорошо развитой корневой системой высаженных на лесокультурной площади сеянцев обеспечивают высокие показатели приживаемости, сохранности и роста лесных культур лиственных пород.

Библиографический список

1. Haack R.A. Growth and survival of slash pine seedlings in a Florida Nursery // Tree Planters' Notes 39(2), 1988. P. 30-36.

2. Kormanik P.P., Muse H.D. Lateral roots a potential indicator of nursery seedlings quality // In Proc TAPPI Research and Development Conference. 1986. P. 187-190.

3. Kormanik P.P., Ruehle J.L. Lateral root development may define nursery seedling quality // In Proc Fourth Biennial South-

ern Silvicultural Research Conference. Atlanta, Ga. 4-6 November 1986. USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. SE-42, 1987. P. 225229.

4. Schultz R.C., Thompson J.R. Nursery Practices That Improve Hardwood Seedling Root Morphology // In: Tree Planters Notes, Summer 1990, USDA Forest Service, 1990. P. 21-32.

5. Schultz R.C., Thompson J.R. What is Hardwood Quality Nursery Cooperative doing? // In Proc N.E. Area Nurserymen's Conference. Hayward, WI. 17-20 Aug, 1987. P. 103-106.

6. Smith M.W., Johnson J.L. The effect of top pruning and root length on growth and survival of transplanted pecan trees // Pecan Quarterly 15(2), 1981. P. 20-22.

7. South D.B. Effects of top-pruning on survival of southern pines and hardwoods. // In Proc, 9th Biennial S. Silv. Res. Conf. USDA For. Serv. Gen. Tech. Rep. SRS-20. 1998. P. 3-8.

8. Tourney, James W. Foundations of silviculture upon an ecological basis. New York: John Wiley and Sons, 1928. 438 p.

УДК 630.116.2/6

ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИМЕРОВ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ЭРОДИРУЕМЫХ СУБСТРАТОВ ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ Т. А. Малинина, А. Н. Дюков, И. В. Голядкина

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

таНшпа 15 @yandex.ru

Лесоразведение на техногенных зи с многообразием и специфичностью

ландшафтах имеет ряд особенностей в свя- экологических условий. Влияние на со-

хранность и рост древесных пород и кустарников оказывают неблагоприятные свойства субстратов, условия микроклимата, эрозионные процессы и другие факторы, которые на промышленных землях проявляются сильнее, чем на обычных ле-сокультурных и даже агролесомелиоративных объектах.

Для успешного создания защитных лесных насаждений противоэрозионного назначения необходимо изучение механизма возникновения и особенностей эрозионных процессов на нарушенных землях, а также разработка и внедрение эффективных способов борьбы с ветровой и водной эрозией на отвалах. Особенно необходимо уделять внимание способам, позволяющим создавать оптимальные защитные лесные насаждения при предварительном закреплении пылящих и подверженных эрозии субстратов.

На площадях, где невозможно создание лесных культур без предварительного

закрепления эродируемых участков (засекание, размыв, смыв, засыпание, выдувание сеянцев), рекомендуется предварительная мелиорация в виде посева многолетних трав в междурядьях, а также применение полимеров. В таких случаях после посадки в первый год не рекомендуется проводить уходы за лесными культурами в междурядьях с целью сохранения проти-воэрозионной роли полимерной пленки.

Анализ литературных материалов и собственных исследований по вопросу применения полимеров показал преимущество их использования не только как структурообразователей почв, но и эффективных стабилизаторов при ветровой и водной эрозии. А.Н. Игнатенко для практического использования рекомендует ла-тексы следующих марок: СКС-65ГП, СКС-50ГП и ДДМА-65ГГ [1]. Концентрация рабочего раствора составляет 2,8-5,6 % при дозе расхода 60-150 кг/га, иногда до 200 кг/га.

Таблица 1

Показатели процессов эрозии_

Характеристика вариантов Масса выносимого или смытого субстрата, кг/м

песок мело-мергель суглинок чернозем

Показатели дефляции при скорости ветра 11 м/с

Контроль 4,48 0,39 1,16 1,14

ПАА - 0,01% 4,05 0,13 0,12 0,09

ПАА - 0,05% 3,30 0,04 0,07

ПАА - 0,50% 0,25 - - -

ПАА - 1,00% - - - -

Латекс - 40 г/л - - - -

Показатели выноса при дождевании 4,2 мм

Контроль 3,92 0,64 3,22 2,79

ПАА - 0,01% 2,88 0,36 0,73 0,85

ПАА - 0,05% 0,77 0,27 0,06 0,39

ПАА - 0,50% 0,04 0,11 0,02 0,06

ПАА - 1,00% 0,02 0,04 0,01 0,04

Латекс - 40 г/л 0,01 0,06 0,01 0,04

Пленка, образованная латексом, служит депрессором испарения влаги. Испарение воды из почвы под латексной пленкой уменьшается в 1,5-2 раза, запасы влаги в верхней толще субстрата увеличиваются. После нанесения латекса наблюдается тенденция к увеличению комковатости верхнего слоя почвы, увеличивается газообмен всходов. Период сохранения пленки - от 40-45 дней до 3-4 месяцев.

Обработка почв для противоэрозион-ных целей поли-акрил-амидом (ПАА) создает более благоприятные условия для ее устойчивости к водной и ветровой эрозии [2]. Влияние ПАА существенно изменяет микроагрегатный состав почв. Коэффициент структурности почвы возрастает с 1,3 до 3-4,3. Внесение ПАА повышает про-тивоэрозионную устойчивость почв за счет увеличения прочности на разрыв, как отдельных комочков субстрата, так и всего обработанного слоя.

Под влиянием ПАА значительно уменьшается жидкий и твердый сток, причем смыв почвы уменьшается в большей мере, чем сток. В варианте с обработкой субстрата 1 %-м раствором ПАА в среднем за два года снос почвы в 3,4 раза меньше, чем в контроле, а в варианте с 1,5 %-м раствором - в 4,9 раза.

С ростом дозы ПАА увеличивается количество частиц во фракции размером 1-0,25 мм и уменьшается содержание частиц фракций размером 0,25-0,01 мм. Под действием ПАА содержание наиболее подверженных выдуванию фракций снизилось в 5-6 раз по сравнению с исходным состоянием почвы. По данным многих исследований и нашими опытами доказано,

что прочность пленки, созданной 1 %-м раствором полиакриламида, вполне достаточна для предотвращения эрозии при скорости до 20 м/с. Воздействуя на почву, полимеры способствуют созданию достаточно прочных структурных агрегатов и ветроустойчивой поверхности почвы.

Наши опыты с применением стабилизирующих веществ показали различную степень устойчивости субстратов к действию ветра и воды. В лабораторных условиях монолиты с различными субстратами были подвержены воздействию ветрового потока со скоростью 11 м/с, а также дождеванию этих же субстратов интенсивностью 4,2 мм/мин [3].

По показателям ветровой эродируе-мости пески подвержены дефляции в 3,311,5 раз больше, а по водной эрозии - в 1,2-6,1 раза больше, чем остальные породы. В результате покрытия субстратов полимерами эрозионные процессы снижаются или полностью прекращаются. При применении ПАА концентрации 0,010,05 % эрозионные процессы уменьшаются в 1,2-29 раз, а при дальнейшем ее увеличении с применением латекса они полностью прекращаются. Это имеет огромное значение при закреплении поверхности нарушенных земель.

Существенным фактором применения связующих веществ является их влияние на агрегатный состав субстратов, который имеет решающее значение для предотвращения процессов эрозии.

Анализируя данные табл. 1 видно, что в контроле мелко-пылеватые частицы (менее 0,25 мм) для песчано-меловой смеси составляют 5 % от общего количества

субстрата. Мело-мергель имеет этих частиц в 2,7 раза меньше, а структурообразо-ватель уменьшает мелкие частицы для первой смеси на 3,1 % и на 0,8 % у мело-мергеля.

Более значительные изменения происходят в субстратах, где в качестве структурообразователя применяется поли-акриламид. Полученные результаты показывают, что песчано-меловая смесь в контрольном варианте содержит фракций размером менее 0,25 мм чуть больше 14 %, а мело-мергельные субстраты имеют таких частиц всего лишь 5,2 %. Латексная эмульсия в данном случае не выполняет роль структурообразователя.

Из четырех проверенных вариантов только в двух было выявлено незначительное снижение фракций размером более 0,25 мм. Применение полиакриламида уже в первый год дает хороший результат. Количество пылевидных частиц размером менее 0,25 мм в песчано-меловой смеси к концу вегетационного периода уменьшается в 9,6 раза, а в мело-мергеле - в 7,8 раза по сравнению с контролем. Лучшей концентрацией для применения в производственных условиях следует считать 1,0 % раствор ПАА для слабосвязанных субстратов (пески, супеси) и 0,5 % - для суглинистых и мело-мергельных субстратов.

Таблица 2

Характеристика мехсостава под воздействием латекса

Характеристика вариантов Диаметр частиц субстрата, %

песчано-меловая смесь мело-мергель

более 0,25 менее 0,25 более 0,25 менее 0,25

Контроль 95,01 4,99 98,14 1,86

Латекс 1:10 95,48 4,52 98,31 1,69

Латекс 1:5 96,35 3,65 98,69 1,31

Латекс 1:1 96,69 3,31 98,43 1,57

Латекс 1:5 (в смеси) 98,01 1,99 99,00 1,00

Кроме вышеуказанных свойств структурообразователи выполняют ряд других положительных качеств: снижают температуру верхнего 10-см слоя в зависимости от экспозиции склона (в результате повышения влажности этого слоя) на 0,5-1,8 °С; способствуют сохранению влаги в субстратах - в вариантах с латексом в 1,1-3,7 раза по сравнению с контролем, а в вариантах с полиакриламидом полевая влажность смеси возрастает в 6,2 раза; наилучший результат от применения поли-акриламида наблюдается при нанесении

его в комплексе с травосмесью, мульчирующими веществами и минеральными удобрениями. Концентрацию полиакрила-мида в таких случаях необходимо повысить до 1 %, а для лучшего оструктури-вающего действия ПАА влажность субстратов необходимо довести до 15 %.

Применение полимеров позволит при рекультивации в короткий срок прекратить развитие эрозионных процессов на отвальных землях, предотвратить разрушение откосов отвалов, закрепить их поверхность, создать оптимальные условия для

выполнения лесокультурных работ [4, 5] и, как следствие, выращивать защитные насаждения различного назначения.

Библиографический список

1. Игнатенко А.И. Использование ла-тексов для борьбы с ветровой эрозией почв // Сибирский вестник с.-х. наук, 1975. № 4. С. 18-21.

2. Гуссак В.Б. Опыт применения гу-миновых полимерных препаратов на сероземах в целях улучшения их структуры и борьбы с эрозией // Почвоведение, 1961. № 3. С. 42-50.

3. Дюков А.Н. Роль лесной рекульти-

вации в защите отвалов КМА от ветровой и водной эрозии: автореф. дисс. ... канд. с/х наук: 06.03.01 и 06.03.04. - Воронеж: Ворон. лес. и-т, 1986. 23 с.

4. Малинина Т.А. Динамика и оценка состояния культур сосны обыкновенной на рекультивированных землях (в условиях гидроотвала Березовый лог КМА): автореф. дисс. ... канд. с/х наук: 06.03.01. -Воронеж: Воронеж. госуд. лесотех. акад., 2011. 18 с.

5. Голядкина И.В. Оценка влияния структурирующих агентов на процессы минерализации почвенного органического вещества // Санкт-Петербург: Мат. международ. науч.-техн. конф., 2011. С. 34-37.

УДК 630*233:630.181

ОСОБЕННОСТИ ВЛАГОНАКОПЛЕНИЯ В ОТВАЛЬНЫХ ЗЕМЛЯХ КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ Я. В. Панков, Э. И. Трещевская, И. В. Трещевский

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

lesomel@yandex.ru

Нарушенные земли являются неотъемлемым составным элементом ландшафтов в районах с открытой разработкой железорудных месторождений. Искусственные геосистемы, сформированные вскрышными горными породами, характеризуются крайней неустойчивостью. Укрепление их поверхности, предотвращение эрозии и дефляции, перевод поверхностного стока во внутрипочвенный, улучшение химического состава субстратов достигается путем проведения биологической рекультивации.

Однако не все породы, складируемые

в отвалы, являются пригодными для произрастания даже защитных насаждений. Пески, песчано-меловые и мело-мергельные смеси характеризуются неблагоприятными для произрастания растений агрохимическими и водно-физическими свойствами. Одним из способов повышения плодородия субстратов в промышленных отвалах является землевание.

В условиях отвально-техногенных ландшафтов, созданных путем отсыпки пород вскрыши в увало-холмистые отвалы, одним из важных экологических факторов является влага, от запасов которой в суб-