Е. Горбатов, 9 класс, С.Ф. Колесников, к. г. н., учитель географии; О.В. Ким, учитель
биологии, экологии.
Школа № 446
Московская область является одним из старейших промышленных районов нашей страны. Главные полезные ископаемые области - стройматериалы (глины, пески и известняки). Площади, занятые открытыми их разработками, увеличиваются, а это ведет к нарушению естественных ландшафтов. Комплексное изучение процесса формирования ландшафтов на нарушенных землях необходимо для того, чтобы возможно быстрее и полнее возвращать эти земли в хозяйственное пользование или сделать их пригодными для отдыха. Этим определяется актуальность выбранной темы.
Одними из старейших и крупнейших в Подмосковье является Щуровский цементный завод и обеспечивающий его сырьём Щуровский известняковый карьер.
Цель работы – изучение растительности и почв на рекультивируемых участках Щуровского карьера.
Задачи работы:
1. Ознакомиться с процессом добычи известняка на карьере и воздействием его на состояние окружающей территории.
2. Проследить закономерности формирования почв на участках рекультивации.
3. Изучить этапы формирования растительных сообществ в посадках.
Щуровские карьеры находятся на правом берегу р. Оки напротив г. Коломны и протягиваются с перерывами более чем на 10 км. Они врезаны в поверхность высоких Окских террас, которые возвышаются над поймой на 50 – 60 м. Всё правобережье р. Оки в этом районе сложено породами среднего карбона. Они представлены чередованием известняков, мергелей, глин, доломита. Видимая мощность отложений 20 м.
Впервые известняки были разведаны в этом районе в конце Х1Х века. Разработка действующего карьера ведётся более 40 лет, он имеет 2 км в длину, ширина его около 0,5 км. Глубина карьера 20-25 м, борта его скальные, крутые, спускаются двумя – тремя уступами.
Вокруг карьера расположены участки соснового и хвойно-широколиственного леса. При разработке карьера уничтожается не только почвенный слой, но и весь исторически сложившийся природный комплекс. Повреждается верхняя часть геологического фундамента (на глубину разработки), а также поверхностный и подземный естественный сток.
Задача сохранения продуктивных земель должна решаться путем рекультивации площадей с нарушенной поверхностью с целью придания им свойств, характерных окружающим природным комплексам. Рекультивация - это комплекс инженерно технических, мелиоративных, агротехнических, агрономических и других мероприятий по восстановлению биологической продуктивности земель.
На Щуровском карьере рекультивация земель осуществляется в два этапа.
На этапе горной рекультивации идёт засыпка отработанных участков пустой породой - доломитами, глинами и песками. После этого следует этап лесной рекультивации - высаживаются двухлетние сеянцы сосен
Посадки проводятся механизированным способом, с расстоянием 2 м между рядами.
На рекультивируемых землях происходит формирование новых сообществ, вызванное и направляемое деятельностью человека. Поскольку посадки проводятся в течение ряда лет, примерно в одинаковых условиях, представляется интересная возможность проследить этапы развития почвенно-растительного покрова на рекультивируемых участках.
Методика работы. Сведения по технологии добычи известняка получены на маршрутах по карьеру, из литературы и в беседах с работниками управления карьера.
Для оценки процессов рекультивации был изучен коренной бор и 8 участков разновозрастных посадок сосны от 1965г. до 2002 г. В процессе работы описывался травянистый покров (по стандартной методике), развитие сосен в посадках. На каждом из участков закладывались площадки размером 10 - 30 м, подсчитывалось количество сосен, определялась плотность древостоя, высота, годичные приросты и состояние сосен. Возраст сосен определялся по дате посадок и по числу мутовок (Х+3). Описание почвенных разрезов мы делали на рекультивированных участках карьера с разницей в возрасте посадок в 5 –10 лет. Для сравнения было сделано описание разрезов почв на ненарушенных участках в сосновом бору. Описание почв велось по общепринятой методике, делались зарисовки и фотографии разрезов, отбирались образцы для определения механического и химического состава почв.
На самых ранних участках (посадки 1965 г.) толщина почвенного покрова составляет 10 -15 см, т. е. за 37 лет разрез почвы сформировался очень слабо, в посадках 10-ти летнего возраста – 5-7 см, на участках до 5-ти летнего возраста почвы практически нет, формируется лишь горизонт, представленный слаборазложившимися грубо-волокнистыми растительными остатками. На участке посадок 2000 г гумусовый горизонт отсутствует, верхний горизонт представлен тёмно – серым суглинком с редкими растительными остатками мощностью 1 см, залегающий непосредственно на материнской породе. В коренном сосновом бору, примыкающем к карьеру дерново-подзолистая почва мощностью 0,75 м с чётко выраженными гумусовым, подзолистым и иллювиальным горизонтами.
Сравнение разрезов почв на рекультивированных и коренных участках показало, что на первых почвы еще не сформировались, но процесс почвообразования носит четко направленный характер: за счёт разрушения грубообломочного материала образуется мелкозём, под растительным опадом формируется гумусовый горизонт. Низкая скорость почвообразования связана с тем, что развитие идёт на грубообломочных породах, на поверхности практически отсутствует мелкозем - основа почв. В настоящее время рекультивируемые участки сверху засыпаются глинами, песком, на которых почвообразовательные процессы пойдут значительно быстрее.
Напочвенный растительный покров в первые 2-3 года после высадки сосен разрежен и представлен пионерными видами: мать – и - мачехой, тростником, кипреем и случайными видами (более 20). В дальнейшем, до 5 – 7 лет формируется сплошной растительный покров, по видовому составу напоминающий сухие луга. К 10 – 12 летнему возрасту в посадках происходит смыкание крон сосен и светолюбивые растения исчезают. Посадки 12- 15 лет представляют собой сосняки – мертвопокровники. Позже, при изреживании посадок меняются условия освещения и постепенно появляются виды растений, характерные для сосняков: грушанка, седмичник, брусника и др. При формировании растительных сообществ в посадках происходит внедрение растений из коренных сосняков и смешанного леса, окружающих карьер, но даже посадки старшего возраста очень сильно отличаются от коренных по видовому составу.
Отмечено, что изреживание посадок интенсивно происходит в первые 3-4 года жизни сеянцев. Недостаточное выравнивание участков перед посадками вызывает неравномерное увлажнение и приводит к выпадению молодых сеянцев от избытка или недостатка влаги.
В последующем до 10 – 12-ти летнего возраста сосны развиваются нормально, усыхания ветвей в кронах не наблюдается. В дальнейшем происходит смыкание крон, резкое ухудшение условий освещения, и, как следствие, отмирание ветвей в нижних частях крон. В засушливые годы на таких участках создаётся пожароопасная ситуация. На участках, пострадавших от пожаров, до 50 % деревьев погибло. Мы считаем, что прореживающие рубки ухода желательно проводить в посадках 10 – 15 - ти летнего возраста.
По согласованию с лесничеством нами проводилась санитарная очистка посадок: вырубались сухие деревья, выносились и складировались поваленные деревья и сучья.
биологии, экологии.
Школа № 446
Московская область является одним из старейших промышленных районов нашей страны. Главные полезные ископаемые области - стройматериалы (глины, пески и известняки). Площади, занятые открытыми их разработками, увеличиваются, а это ведет к нарушению естественных ландшафтов. Комплексное изучение процесса формирования ландшафтов на нарушенных землях необходимо для того, чтобы возможно быстрее и полнее возвращать эти земли в хозяйственное пользование или сделать их пригодными для отдыха. Этим определяется актуальность выбранной темы.
Одними из старейших и крупнейших в Подмосковье является Щуровский цементный завод и обеспечивающий его сырьём Щуровский известняковый карьер.
Цель работы – изучение растительности и почв на рекультивируемых участках Щуровского карьера.
Задачи работы:
1. Ознакомиться с процессом добычи известняка на карьере и воздействием его на состояние окружающей территории.
2. Проследить закономерности формирования почв на участках рекультивации.
3. Изучить этапы формирования растительных сообществ в посадках.
Щуровские карьеры находятся на правом берегу р. Оки напротив г. Коломны и протягиваются с перерывами более чем на 10 км. Они врезаны в поверхность высоких Окских террас, которые возвышаются над поймой на 50 – 60 м. Всё правобережье р. Оки в этом районе сложено породами среднего карбона. Они представлены чередованием известняков, мергелей, глин, доломита. Видимая мощность отложений 20 м.
Впервые известняки были разведаны в этом районе в конце Х1Х века. Разработка действующего карьера ведётся более 40 лет, он имеет 2 км в длину, ширина его около 0,5 км. Глубина карьера 20-25 м, борта его скальные, крутые, спускаются двумя – тремя уступами.
Вокруг карьера расположены участки соснового и хвойно-широколиственного леса. При разработке карьера уничтожается не только почвенный слой, но и весь исторически сложившийся природный комплекс. Повреждается верхняя часть геологического фундамента (на глубину разработки), а также поверхностный и подземный естественный сток.
Задача сохранения продуктивных земель должна решаться путем рекультивации площадей с нарушенной поверхностью с целью придания им свойств, характерных окружающим природным комплексам. Рекультивация - это комплекс инженерно технических, мелиоративных, агротехнических, агрономических и других мероприятий по восстановлению биологической продуктивности земель.
На Щуровском карьере рекультивация земель осуществляется в два этапа.
На этапе горной рекультивации идёт засыпка отработанных участков пустой породой - доломитами, глинами и песками. После этого следует этап лесной рекультивации - высаживаются двухлетние сеянцы сосен
Посадки проводятся механизированным способом, с расстоянием 2 м между рядами.
На рекультивируемых землях происходит формирование новых сообществ, вызванное и направляемое деятельностью человека. Поскольку посадки проводятся в течение ряда лет, примерно в одинаковых условиях, представляется интересная возможность проследить этапы развития почвенно-растительного покрова на рекультивируемых участках.
Методика работы. Сведения по технологии добычи известняка получены на маршрутах по карьеру, из литературы и в беседах с работниками управления карьера.
Для оценки процессов рекультивации был изучен коренной бор и 8 участков разновозрастных посадок сосны от 1965г. до 2002 г. В процессе работы описывался травянистый покров (по стандартной методике), развитие сосен в посадках. На каждом из участков закладывались площадки размером 10 - 30 м, подсчитывалось количество сосен, определялась плотность древостоя, высота, годичные приросты и состояние сосен. Возраст сосен определялся по дате посадок и по числу мутовок (Х+3). Описание почвенных разрезов мы делали на рекультивированных участках карьера с разницей в возрасте посадок в 5 –10 лет. Для сравнения было сделано описание разрезов почв на ненарушенных участках в сосновом бору. Описание почв велось по общепринятой методике, делались зарисовки и фотографии разрезов, отбирались образцы для определения механического и химического состава почв.
На самых ранних участках (посадки 1965 г.) толщина почвенного покрова составляет 10 -15 см, т. е. за 37 лет разрез почвы сформировался очень слабо, в посадках 10-ти летнего возраста – 5-7 см, на участках до 5-ти летнего возраста почвы практически нет, формируется лишь горизонт, представленный слаборазложившимися грубо-волокнистыми растительными остатками. На участке посадок 2000 г гумусовый горизонт отсутствует, верхний горизонт представлен тёмно – серым суглинком с редкими растительными остатками мощностью 1 см, залегающий непосредственно на материнской породе. В коренном сосновом бору, примыкающем к карьеру дерново-подзолистая почва мощностью 0,75 м с чётко выраженными гумусовым, подзолистым и иллювиальным горизонтами.
Сравнение разрезов почв на рекультивированных и коренных участках показало, что на первых почвы еще не сформировались, но процесс почвообразования носит четко направленный характер: за счёт разрушения грубообломочного материала образуется мелкозём, под растительным опадом формируется гумусовый горизонт. Низкая скорость почвообразования связана с тем, что развитие идёт на грубообломочных породах, на поверхности практически отсутствует мелкозем - основа почв. В настоящее время рекультивируемые участки сверху засыпаются глинами, песком, на которых почвообразовательные процессы пойдут значительно быстрее.
Напочвенный растительный покров в первые 2-3 года после высадки сосен разрежен и представлен пионерными видами: мать – и - мачехой, тростником, кипреем и случайными видами (более 20). В дальнейшем, до 5 – 7 лет формируется сплошной растительный покров, по видовому составу напоминающий сухие луга. К 10 – 12 летнему возрасту в посадках происходит смыкание крон сосен и светолюбивые растения исчезают. Посадки 12- 15 лет представляют собой сосняки – мертвопокровники. Позже, при изреживании посадок меняются условия освещения и постепенно появляются виды растений, характерные для сосняков: грушанка, седмичник, брусника и др. При формировании растительных сообществ в посадках происходит внедрение растений из коренных сосняков и смешанного леса, окружающих карьер, но даже посадки старшего возраста очень сильно отличаются от коренных по видовому составу.
Отмечено, что изреживание посадок интенсивно происходит в первые 3-4 года жизни сеянцев. Недостаточное выравнивание участков перед посадками вызывает неравномерное увлажнение и приводит к выпадению молодых сеянцев от избытка или недостатка влаги.
В последующем до 10 – 12-ти летнего возраста сосны развиваются нормально, усыхания ветвей в кронах не наблюдается. В дальнейшем происходит смыкание крон, резкое ухудшение условий освещения, и, как следствие, отмирание ветвей в нижних частях крон. В засушливые годы на таких участках создаётся пожароопасная ситуация. На участках, пострадавших от пожаров, до 50 % деревьев погибло. Мы считаем, что прореживающие рубки ухода желательно проводить в посадках 10 – 15 - ти летнего возраста.
По согласованию с лесничеством нами проводилась санитарная очистка посадок: вырубались сухие деревья, выносились и складировались поваленные деревья и сучья.
Проект "Климат и экология" реализуется при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации