Вторичные сукцессии осушенных и выработанных торфяников

Существуют разные классификации сукцессий[6]:
• по масштабу времени (быстрые, средние, медленные, очень медленные),
• по обратимости (обратимые и необратимые),
• по степени постоянства процесса (постоянные и непостоянные),
• по тенденциям изменения продуктивности (прогрессивные и регрессивные),
• по тенденции изменения видового богатства (прогрессивные и регрессивные),
• по антропогенности (антропогенные и природные),
• по характеру происходящих во время сукцессии изменений (автотрофные и гетеротрофные).
...

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………......3
1.Общая характеристика сукцессий, понятие и виды……………………….…4
2.Вторичные сукцессии на осушенных болотах Кировской области……...…7
Выводы…………………………………………………………………………...17
Список литературы…………………………………………………………..….

Цель работы:изучить вторичные сукцессии осушеннях и выработанных торфяников.
Задачи:
• дать определение понятию «сукцессии»;
• изучить классификацию сукцессий;
• дать определение первичным и вторичным сукцессиям;
• дать характеристику вторичным сукцессиям на осушенных и выработанных торфяниках на примере Кировской обл..

Движущей силой сукцессии является то, что растения изменяют почву под собой, влияя на ее физические свойства и химический состав. Необходимость разрушения материнской горной породы - главная причина медленного хода первичных сукцессий.
Рис. 3. Схема развития вторичной сукцессии
Вторичная сукцессия наблюдается значительно чаще первичной. Примерами может служить заброшенные сельскохозяйственные поля, затопленные участки, загрязненные водоемы, осушенные болота .Верхний слой почвы полностью не уничтожен, поэтому новые представители флоры могут появиться здесь через несколько десятков дней. Вторичная сукцессия протекает значительно быстрее первичной, поскольку на ее территории есть определенные организмы[6,7] (рис.3.).
2.Вторичные сукцессии на осушенных болотах Кировской области
Болотные экосистемы являются неотъемлемой частью экологиче-ского каркаса лесо-луговых агроландшафтов севера и востока Росси, обеспечивающей их устойчивость к воздействию климата и негативных процессов [1–5]. Торфяные болота занимают особое место в природе. Их площадь оценивается в 500 млн. , что составляет 3,8% обшей земной поверхности. В Кировской области около 410 тыс, га болот, из них 75% низинных и переходных с потенциально плодородными торфяными почвами.
Осушительная мелиорация вызывает коренные изменения в болотных биогеоценозах, а последующая промышленная добыча торфа на топливо и удобрения приводит к полному уничтожению болотных систем, происходит превращение их в техногенные ландшафты, которые подлежат рекультивации. Северо-восточная часть Европейской территории России, в частности Кировская область, находится в зоне интенсивного торфонакопления. Общая площадь торфяных болот — около 500 тыс. га, что составляет более 4 % от всей территории области. Начиная с 30-х годов прошлого столетия, торфяной фонд области активно осваивается торфодобывающими организациями. В отдельные годы добывалось до 5–7 млн. т. торфяного сырья. Приостановившаяся в 90-х годах торфодобыча в настоящее время вновь набирает прежние обороты. Здесь сейчас добывается около 40 % от всего объема добычи торфа в России. Таким образом, частично или полностью нарушены все крупные болотные экосистемы области [6, 7].
В 70–80-х годах в районах интенсивной торфодобычи области существовали программы вторичного использования выработанных земель и, прежде всего, под кормопроизводство и лесное хозяйство. В настоящее время производственный интерес землепользователей к выработанным торфяникам значительно снизился. Причин несколько:
отсутствие необходимого количества удобрения, требуемого для поддержания продуктивного долголетия кормовых культур в условиях выработок;
огромные затраты на поддержание в исправном состоянии мелиоративной систе-мы двустороннего регулирования водного режима.
Из активного сельскохозяйственного и лесохозяйственного использования в результате затопления ежегодно выбывают весьма приличные территории кормовых полей и лесопосадок. Участившиеся торфяные пожары в центрально-европейской части России на бесхозных выработанных землях вновь обратили на себя внимание местных органов власти и природоохранных организаций[8].
Во избежание загораний предлагаются различные приемы, включая и самые кардинальные, взаимоисключающие друг друга: от создания ягодных и лесных угодий до полного затопления выработанных территорий. Современное, цивилизованное природопользование предполагает на нарушенных в результате добычи полезных ископаемых географических ландшафтах целенаправленное конструирование агроландшафтов принципиально нового качественно-количественного обличия, где не только восстанавливаются, но и многократно преумножаются созидательные функции природных геохимических, газорегулирующих и прочих биосферных процес ов.
Из всего болотного фонда области торфомассив «Гадовское» был освоен ранее всех. Первый проект осушения болот составлен еще в 1852–1854 гг. инженером-гидротехником Менандером. Необходимо подчеркнуть, что происходило это задолго до знаменитых западных экспедиций И. И. Жилинского, организованных им в 1873–1898 гг. Активная фаза освоения болота началась в июле–сентябре 1917 г. когда специалистом по культуре болот Э. Ц. Кнаппе было проведено детальное обследование и составлен рекогносцировочный план первой очереди освоения болота.
Общая площадь болота «Гадовское» в нулевых границах более 3 тыс. га. Юго-восточный участок площадью в 500 га, где не произво-дилась добыча торфа с начала освоения, интенсивно используется в ка-честве опытного поля, долголетних культурных пастбищ и в кормовом севообороте. Остальная, большая часть торфомассива в 40-60 годах прошлого столетия была выработана послойно-фрезерным способом[9].
Массив расположен на левой надпойменной террасе р. Быстрица в 25 км от впадения этой реки в р. Вятка. Ширина массива — от 1,5 до 4,8 км, длина — до 12 км. Терраса приподнята по отношению к уровню поймы на 6–10 м и залегает на среднезернистых кварцевых моренных песках мощностью 1,5–18 м. Четвертичные образования, в свою очередь, подстилаются верхнепермскими красно-коричневыми карбонатными глинами и суглинками татарского яруса. На этих породах и был образован торфомассив «Гадовский». Характерной особенностью его является отсутствие минеральных грив и островов, которые только изредка по окрайкам выклиниваются в виде небольших плоских песчаных линз. Максимальная мощность торфяной залежи достигала 5,2 м. Средняя мощность центральной части болота составляла 2–4 м, по окрайкам — от 1 до 2 м[7-9].
Состав торфа самой верхней части залежи в основном был древесного происхождения с преобладанием сосны и березы, по окрайкам болота — ольхи. Флористический состав болота был довольно однооб-разным по всей площади.
Большую часть площади массива занимали группировки с преобладанием сосны (болотные разновидности) обыкновенной. Они имели вид сравнительно густого и высокого леса с 40–60%-ным покрытием. Береза встречалась как в рассеянном виде в сосновом древостое, так и в виде смешанных березово-сосновых или сосново-березовых раститель-ных группировок с проективным покрытием 20–40 %. Ель с явными признаками угнетения встречалась лишь в виде рассеянных единичных экземпляров.
Кустарнички были представлены кассандрой, багульником, брусникой и клюквой. По кочкам или в рассеянном виде они встречались во всех лесных фитоценозах. Из лесного и лесоболотного разнотравья наибольшее распространение имели костяника и грушанка круглолистная. Из злакового разнотравья единичное распространение имели полевица собачья и овсяница красная. Из осок чаще встречались осока дернистая, осока глетчерная, осока нитевидная. Болотное разнотравье единично или рассеяно было представлено хвощем топяным, скердой болотной, вахтой, сабельником, белокрыльником, калужницей, подмаренником.
Максимальным проективным покрытием (до 90 %) отличались зеленые и белые мхи. Из гипновых мхов преобладали: Hylocomium proliferum, Pleurozium schreberi и Rhytidiadelphus triquetrus. Из сфагновых мхов встречались главным образом Sphagnum Warnstorfu [8].
В результате осушения, сельскохозяйственного освоения и промышленной торфодобычи вся эта болотная «идиллия» была уничтожена. На большей части болота образовался техногенный ландшафт с остатками торфяной залежи. Обследование торфомассива, проводимое сразу по окончании торфодобычи, показало следующую структуру запасов торфа: 20–25 % площадей можно отнести к торфяным остаточным (Ат > 50 см), 45–50 % — к торфяно- и торфянисто-глеевым (Ат = 0–50 см) и около 30 % — к выработанным полностью, то есть до подстилающей породы. Остаточный слой залежи, в основном, представлен древесно-осоковыми и осоковыми разновидностями. Линейные размеры варьируют от 0 до 1,5 м. Направленное формирование болотного агроландшафта с последующей организацией комплексного использования всего болота начинается, как правило, с почвенно-мелиоративного и агрохимического обследования.
Определяющими параметрами при планировании дальнейшего использования нарушенного болота являются мощность остаточного торфа, его зольность, объемная масса, ботанический состав, а также состояние водного режима, в частности, глубина залегании грунтовых вод (УГВ).
Сельскохозяйственное использование. Для этой цели, прежде всего, отводятся хорошо осушенные (УГВ — 90–120 см) и оторфованные участки (Ат > 30–50 см). Предпочтение отдается древесно-травянистой и травянистой группам торфа. Основная земледельческая и экологическая задача: при получении высокорентабельного урожая кормовых культур максимально сохранить органическое вещество остатков торфяной залежи. В условиях торфяных почв эти две подзадачи на первый взгляд несопоставимы по своим окончательным намерениям. Совершенно очевидно, что увеличивая энергетический и агротехнический пресс на органическую почву с целью повышения ее продуктивности, мы одновременно способствуем разрушению ее азотно-углеродного ресурса. В. И. Белковский, А. П. Лихацевич, А. С. Мееровский и др. (2002) по этому поводу считают, что теоретически поддержание бездефицитного баланса ОВ на торфяниках возможно, но лишь в том случае, если минимум 80 % формирующего урожая возвращать почве, что экономически бессмысленно[8].
Тактика практического земледелия на этих объектах строится следующим образом. Ведущая роль здесь отводится многолетним бобовым и злаковым травам. Почвозащитное и средообразующее значение этих культур на органогенных почвах было доказано многими поколениями российских и зарубежных ученых [7, 9]. В условиях южной тайги северо-востока европейской части России наиболее устойчивыми и продуктивными являются кострец безостый, тимофеевка луговая, овсяница красная и луговая, райграс пастбищный, мятлик луговой, клевер ползучий, клевер луговой, козлятник восточный. При организации полноценного зеленого и сырьевого конвейеров для приготовления силоса и других специальных кормов, хозяйство, использующее торфомассив «Гадовское» в качестве кормовых угодий, вынуждено кроме многолетних трав возделывать и однолетние. В свое время была изучена возможность размещения на этих объектах более 100 различных видов и сортов однолетних культур. Установлено, что крайне жесткий тепловой и неотрегулированный пищевой режим выработанных и торфяных почв не позволяет эффективно возделывать подавляющее большинство из этих культур. Поэтому для широкого внедрения было предложено всего 10–15 наиболее устойчивых культур. Среди них: овес, ячмень, райграс однолетний, горох, вика, рапс яровой, сурепица, редька масличная, суданка, просо[9-11].
Все перечисленные многолетние и однолетние культуры возделываются как в чистом виде, так и в составе 3–5-компонентных травосмесей. Разработаны кормовые почвозащитные севообороты, где доля мно-голетних трав составляет 60–70 % от всей структуры севооборота. Лишь в этом случае многолетние травы выполняют свою средообразующую функцию. Пропашные и прочие культуры интенсивной агротехники ис-ключаются полностью, особенно на выработанных торфяниках. Многолетний опыт Кировской ЛОС показывает, что особая хозяйственно-экологическая роль в организации мелиоративного земледелия отводится луговой монокультуре, используемой в укосном или пастбищном режиме. При условии регулярного и сбалансированного минерального пи-тания, надлежащего ухода луговая экосистема может эффективно функ-ционировать многие десятилетия без признаков вырождения. Такие участки должны составлять основу экологического каркаса всей производственной территории болотного агроландшафта[9].
Под вторичное лесовосстановление больше других подходят торфянисто-глеевые, а еще лучше полностью сработанные участки. Они также должны быть хорошо осушены (УГВ не выше 80–100 см). Опыт залесения выработанных торфяников в Московской, Ярославской, Брянской, Нижегородской, Тверской, Кировской и других областях достаточно большой. Предпринимались попытки культивировать в организованном по-рядке тополь бальзамический и канадский, вяз обыкновенный, кедр, лиственницу, дуб, березу, ольху черную, сосну, ель, смородину черную, малину лесную и др. [10].
Лучшие результаты были получены при посадках ели и сосны обыкновенной. Для того, чтобы древесные культуры эффективнее осуществляли свои средообразующие функции предлагается следующее оформление лесопосадок. Сплошные участки лесопосадок площадью 5–100 га, размещенные по территории в квадратно-мозаичном порядке, соседствуют с лесными полосами, высаженными вдоль каналов-осушителей. Ширина лесополос — 5–10 м, расположение — под углом 30–40º к господствующему направлению ветров. Конструкция ажурно-полупродуваемая.
В качестве основной культуры при создании сплошных участков леса была выбрана сосна обыкновенная. После 10–15 лет в древостой сосны начинают внедряться местные лиственные культуры: береза, осина, ива, рябина, крушина и др.[9-11].
В итоге 50–60-летний хвойно-лиственный древостой, имея уже четко оформленную многоярусность (древесные культуры, кустарники, лесное ягодно-лекарственное разнообразие, мхи, лишайники и пр.), по продуктивности не уступает коренным девственным массивам, сохранившимся по окрайкам выработанного болота. Запас древесины, особенно там, где доминирует сосна, достигает 600–800 м3/га. Эти участки активно посещаются местными жителями для сбора грибов, ягод, охоты на боровую дичь[10].
Общая длина лесных полос на торфомассиве «Гадовское» при-ближается к 120 км. Суммарная площадь всех лесопосадок вместе с ле-сополосами составляет 450 га. Стоимость всей лесной продукции в це-нах последних трех лет с этой территории — около 13,5 млн. руб. Здесь уместно отметить экологическую и почвозащитную роль древесной культуры. Многолетняя хвойно-лиственная подстилка довольно тщательно и надежно консервирует оставшиеся запасы торфа на выработанных торфяниках. Обследование показывает, что в течение всего времени существования древостоя почвенный покров по физическим параметрам практически не изменился. Такую стабильность для баланса органического вещества не всегда может обеспечить даже луговая монокультура [11].
В структуре любого рекультивируемого выработанного торфяного болота имеются участки, где по целому ряду причин не имеется технической и финансовой возможности регулировать необходимый для кормовых и древесных культур водный режим. Такие участки мы исключаем из общего землепользования и предлагаем на них путем дополнительного обводнения, ручной подсадки болотных растений-торфообразователей создавать условия для восстановления болотной экосистемы[10]. Здесь главная задача: восстановить и ускорить болото и торфообразовательные и торфонакопительные функции этого природного объекта. Размеры таких участков могут отличаться в зависимости от особенностей торфомассива. Так, на торфомассиве «Пищальское» он больше 1500 га, на «Зенгинском» — около 800 га, на торфомассиве «Гадовское» — всего 30 га.
Таким образом, идет направленное формирование лесолугового постболотного агроландшафта, где кормовые поля с доминированием многолетних трав в определенной последовательности чередуются с участками искусственного леса, лесополосами и заболачивающимися участками, выведенными по этой причине из пашни. Образуется искусственный производственно-мелиоративный агроландшафт с достаточно прочным экологическим каркасом. На торфомассиве «Гадовское» его структура следующая. Доля кормовых угодий составляет 65 % (где 70 % — луг), доля леса – 30 %, открытых каналов, пожарных водоемов вместе с переувлажненными участками — 5 %. То есть по своей структуре вновь созданный агроландшафт почти не отличается от естественных пойменных и опольных агроландшафтов Нечерноземной лесной зоны РФ.
Естественное зарастание — процесс медленный и даже болотные растения не поселялись после добычи торфа в течение многих лет. За-растание высшими растениями начиналось с появления слаборазвитых берез пушистых с корневой системой, располагающейся в верхнем двухсантиметровом слое, мелколистных, темноокрашенных. Затем появлялись ивы, растения из семейства злаковых и осоковых. Поскольку оставшийся слой торфа практически не обладал эффективным плодородием, а водный режим подвержен большим колебаниям, то корневая система растений слаба, и часть их ежегодно погибала. Это особенно заметно в засушливый период — мятлик болотный отмирал целыми клонами, гибли маленькие березы, мелкие ивы [11].
Геоботаническое описание на торфяном массиве при его естественном зарастании показало, что процесс формирования растительного покрова и виды растений на выработанных торфяниках в определяющей степени зависели от уровня влажности.
При повышенном увлажнении — мятлик болотный, осоки, в основном пухонос альпийский, береза, ива, мхи, главным образом маршанция обыкновенная, из растений-субэдификаторов — осот болотный, череда трехраздельная, канареечник тростниковидный, костяника, крушина ломкая, малина обыкновенная, ель. Общее состояние растений угнетенное, о чем свидетельствовал и размер листьев, и их окраска, недоразвитость соцветий, отмершие растения. При умеренном увлажнении (УГВ — 60–80 см) в 1987 г. растительность была представлена лишь пятью видами, через 25 лет —22 видами. В растительном покрове преобладали осоки, мхи, в основном кукушкин лен и плауны. В 2007 г. погибли все березы, ивы, рябина. Сосна и ель сохранились, но прироста их не отмечено[10].
При режиме постоянного затопления основными растениями-эдификаторами являются различные виды осок, вейник тростниковидный, рогоз широколиственный, субэдификаторами — хвощ топяной, сабельник болотный, ивы, редко встречались кипрей болотный, череда трехраздельная, мхи.
Выводы
1. Экологическая сукцессия –процесс, при котором сообщества видов флоры и фауны замещаются на более сложные сообщества.