Введение
Известно [1], что Уральский регион является одним из наиболее экологически неблагоприятных регионов Российской Федерации по радиационной обстановке. Последнее связано, прежде всего, с непродуманной системой хранения радиоактивных отходов на производственном объединении «Маяк». В частности, радиоактивные сточные воды с 1949 по 1951 г. сбрасывались в р. Теча. Затем в 1957 г. произошел взрыв емкости с высокоактивными отходами, в результате которого радиоактивному загрязнению подверглась территория площадью около 23 тыс. км2. Данная территория позднее получила название Восточно-Уральский радиоактивный след (ВУРС).
Значительному загрязнению прилегающих территорий способствовало также хранение радиоактивных отходов на дне озера Карачай. В маловодные 1962-1966 гг. уровень воды в озере понизился, что обусловило обнажение дна и перенос поднятой с обнаженного дна радиоактивной пыли ветром на прилегающие территории.
Насаждения являются своеобразным природным комплексом, в котором первичное распределение и последующая миграция радионуклидов имеет свою специфику. Именно насаждениями было задержано 80 % радионуклидов после взрыва на Чернобыльской атомной электростанции [2]. Кроме того, именно компоненты насаждения способствуют удержанию радионуклидов, предотвращая тем самым их вынос за пределы загрязненной территории. Другими словами, с целью ограничения миграции радионуклидов целесообразно увеличить долю площадей, покрытых лесной растительностью.
Цель и методика исследований
Целью наших исследований являлся поиск путей увеличения покрытой лесом площади в районе Восточно-Уральского радиоактивного следа на примере ЧОГУ «Каслинское лесничество».
В соответствии с целью работы были проанализированы природные условия района исследований и опыт создания искусственных насаждений на территории ЧОГУ «Каслинское лесничество» и на смежных территориях. Обследованы искусственные сосновые насаждения, созданные в фоновых условиях (контроль, плотность загрязнения до 0,14 Ки/км2), а также в зонах слабого - I, среднего - II и сильного загрязнения - III, где плотность загрязнения стронцием 90 составляет 0,15-0,99; 1,0-2,99; и 3 и более Ки/км2, соответственно.
При обследовании искусственных насаждений и закладке пробных площадей использовались общеизвестные апробированные методики [3, 6, 7].
Результаты исследований
Проведенные исследования показали, что на территории лесничества доминируют березовые и сосновые насаждения, на долю которых приходится 48,9 и 46,1 % покрытой лесной растительностью площади, соответственно.
Насаждения лесничества характеризуются высокой производительностью. Последнее подтверждается тем, что 78,9 % насаждений по площади характеризуется II и выше классами бонитета.
В то же время следует отметить, что 1011 га площади ЧОГУ «Каслинское лесничество» представлено непокрытой лесом площадью, а следовательно, нуждается в лесовосстановлении.
Кроме того, 18,7 % покрытой лесной растительностью площади приходится на низкополнотные насаждения (0,3-0,5), что свидетельствует о необходимости создания подпологовых лесных культур в целях повышения производительности насаждений.
Особо следует отметить, что 66,8 % лесного фонда ЧОГУ «Каслинское лесничество» представлено разнотравно-липняковой группой типов леса, а, следовательно, лесовосстановление на непокрытых лесом площадях связано со значительными трудностями из-за высокой конкуренции со стороны живого напочвенного покрова. В частности, посев семян хвойных пород, рекомендуемый рядом авторов в условиях радиоактивного загрязнения [5], оказался абсолютно неэффективным.
В лесничестве основным способом искусственного лесовосстановления является создание лесных культур посадкой двухлетних сеянцев в дно плужных борозд. Однако проведенные нами исследования показали [10, 11], что эффективность искусственного лесовосстановления данным способом, при интенсивности загрязнения радионуклидами более 1,0 Ки/км2, невысока. Лесные культуры сосны характеризуются при этом низкой приживаемостью и сохранностью, а, следовательно, нуждаются в многократных агротехнических уходах и дополнении (табл.).
Таблица. Таксационная характеристика древостоев постоянных пробных площадей
|
№ ППП |
Зона загрязнения |
Степень загрязнения, Ки/км2 |
Состав |
Средние |
Сумма площадей сечений, м2/га |
Полнота |
Запас, м3/га |
|
|
высота, м |
диаметр, см |
|||||||
|
1 |
Контроль |
0 - 0,14 |
10С |
7,2 |
7,7 |
19,8 |
0,83 |
82 |
|
|
|
|
ед. Б |
8,6 |
6,0 |
|
|
|
|
|
|
|
ед. Е |
1,2 |
0,8 |
|
|
|
|
2 |
I |
0,15-0,99 |
10С |
6,5 |
7,2 |
20,3 |
0,91 |
75 |
|
3 |
II |
1,0-2,99 |
10С |
6,2 |
8,1 |
10,2 |
0,46 |
37 |
|
4 |
III |
3,0 и более |
8С |
5,6 |
6,5 |
8,5 |
0,43 |
32 |
|
|
|
|
2Е |
2,9 |
2,9 |
|
|
|
|
|
|
|
ед. Б |
3,9 |
3,3 |
|
|
|
Материалы табл. свидетельствуют, что спустя 15 лет после посадки 2-летних сеянцев сосны обыкновенной на контрольной пробной площади и в зоне слабого загрязнения (0,15-0,99 Ки/км2) сформировались высокополнотные сосновые молодняки. В то же время в зоне среднего (1,0-2,99 Ки/км2) и сильного (более 3,0 Ки/км2) загрязнения, несмотря на дополнение лесных культур, их полнота оказалась ниже 0,5.
Особо следует отметить, что подготовка почвы под лесные культуры, проведение дополнений и многократных агротехнических уходов резко увеличивает период пребывания рабочих на лесокультурных площадях и тем самым создает опасность их здоровью, особенно в зонах с интенсивностью (плотностью) загрязнения более 1,0 Ки/км2.
На основании выполненных исследований, а также обобщении имеющегося производственного опыта нами предлагается использование технологии создания лесных культур сосны обыкновенной и ели сибирской 4-5-летними саженцами без подготовки почвы.
Предлагаемая технология существенно превосходит таковую посадкой 2-летних сеянцев в дно плужных борозд, проложенных плугом ПКЛ-70. Преимущества предлагаемой технологии объясняются следующими причинами:
1. Проложенные в горной местности, даже поперек склона, плужные борозды не исключают эрозии почвы, а, следовательно, разноса радионуклидов, снижения плодородия почвы, перемещения мелкозема к основанию склона и т.д.
2. В высокотрофных типах леса 2-летние сеянцы сосны и ели не в состоянии конкурировать с интенсивно разрастающимся на непокрытых лесом площадях живым напочвенным покровом. Для сохранения лесных культур потребуется проведение восьмикратных агротехнических уходов [8], что весьма проблематично в связи с отсутствием механизмов для ухода и ограниченностью людских ресурсов.
3. Высокий отпад лесных культур, вызванный конкуренцией со стороны живого напочвенного покрова и отрицательным воздействием радиации на приживаемость и сохранность лесных культур, обусловливают необходимость дополнения последних. Данный вид работ выполняется вручную, что резко увеличивает опасность заражения рабочих радионуклидами (точнее облучения).
При использовании предлагаемой технологии посадочный материал выращивается на лесном питомнике, расположенном на территории с интенсивностью загрязнения менее 0,14 Ки/км2. Посев семян 1-2 классов качества осуществляется сеялкой СЛУ-5-20, агрегатируемой трактором МТЗ-82. После появления всходов через 15-20 дней производится обработка посевов культиватором КЛН-1,2 с трактором Т-16. Последующие уходы указанным механизмом осуществляются по мере необходимости. Культивация посевного отделения питомника решает две задачи: подрезание сорняков и рыхление почвы. Последним достигается эффект «сухого» полива.
После 2-годичного выращивания сеянцев в посевном отделении питомника они выкапываются, сортируются и пересаживаются в уплотненную школу (300 тыс. шт./га) лесопосадочной машиной ЭМИ-5, агрегатируемой трактором МТЗ-82. В школьном отделении посадочный материал выращивается 2 года с периодической культивацией культиватором КЛН-1,2 с трактором Т-16 (в междурядьях с МТЗ-82).
Четырехлетние саженцы выкапываются выкопочной скобой НВС-1,2 с трактором МТЗ-82. После выкопки саженцы увязываются в кучки и помещаются в ледник на хранение или перевозятся на лесокультурную площадь. Закладка лесных культур производится по неподготовленной почве посадочной машиной ЛМД-81 с трактором ТДТ-55. Густота посадки 2,3-2,5 тыс. шт/га.
В целях увеличения сохранности лесных культур в течение 2 лет производится 2-3- кратный механизированный уход катком КОК-2М и культиватором КЛБ-1,7.
Предлагаемая технология хорошо зарекомендовала себя в условиях Сухоложского лесничества Свердловской области [9, 4] и позволила сократить срок перевода лесных культур в покрытую лесом площадь на 2-3 года.
Выводы
1. В районе проведения исследований более 1,0 тыс. га площади лесного фонда представлено не покрытыми лесной растительностью площадями. Кроме того, 18,7 % покрытых лесной растительностью площадей представлено низкополнотными насаждениями (0,3-0,5).
2. Минимизация опасности миграции радионуклидов за пределы загрязненной территории достигается лесовосстановлением непокрытых лесом площадей и созданием подпологовых лесных культур в низкополнотных насаждениях.
3. Высокое плодородие почвы (66,8 % площади лесного фонда относится к липняково-разнотравной группе типов леса) обеспечивает развитие живого напочвенного покрова и, как следствие этого, затрудняет естественное и искусственное лесовосстановление посевом.
4. Применяемая технология создания лесных культур посадкой 2-летних сеянцев сосны обыкновенной в дно борозд, проложенных плугом ПКЛ-70 при плотности загрязнения более 1,0 Ки/км2, малоэффективна, поскольку требует дополнения и многократных агротехнических уходов.
5. В целях снижения опасности выноса радионуклидов за пределы загрязненной территории и облучения работающих, а также минимизации расходов на искусственное лесовосстановление, целесообразно создание лесных культур крупномерным посадочным материалом без подготовки почвы.
Рецензенты:
Нагимов З.Я., д.с.-х.н., профессор, директор Института леса и природопользования, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный лесотехнический университет», г. Екатеринбург.
Петрова И.В., д.б.н., профессор, зам. директора ФГБУ науки «Ботанический сад» УрО РАН, г. Екатеринбург.