Лихолат Ю.В., Філімоніхіна О.Г.

Дніпропетровський національний університет ім. Олеся Гончара

Роль фітоценозів у боротьбі з підтопенням територій

Суттєвим екологічним лихом України є підтоплення. За існуючим визначенням „підтоплення” – це підвищення на окремих територіях рівнів підземних та ґрунтових вод і зволоження ними гірських порід та ґрунтів зони аерації, що призводить до порушення господарської та виробничої діяльності людей і умов їх проживання, зміни фізичних та фізико-хімічних властивостей підземних вод, перетворення ґрунтів, видового складу, структури та продуктивності рослинного покриву. В зв’язку з цим за ініціативи Держводгоспу України на базі Інституту гідротехніки і меліорації 24 липня 2008 року відбулося засідання науково-технічної ради на тему „Визначення реальних причин підтоплення у зоні використання меліорованих земель та шляхи його подолання”, яка затвердила реальний план заходів щодо подолання цієї проблеми в Україні включно до 2020 року.

Ми вважаємо, що поряд з технічними заходами для вирішення цієї проблеми необхідно проводити фіторекультивацію територій, які зазнають підтоплення. Тому постає питання – чи можна сформувати на цих територіях стійкі фітоценози для зниження рівня ґрунтових вод в цілому в Україні і, зокрема, в центральній її частині: саме тут багато територій в містах знаходяться у низинах. Вони частково забудовані і будівлі межують із парковими зонами, пустирями, луками, лісонасадженнями тощо. На таких територіях спостерігається сезонне підняття рівня ґрунтових вод і як наслідок – підтоплення прилеглих будівель і споруд. Наприклад, загальна площа міста Кіровограда – 10332 га, а площа підтоплених за зазначеним механізмом земель – 414,5 га. В результаті цього порушується їх водний баланс, збіднюються і вимиваються ґрунти, підвищується рівень шуму, загазованість та запиленість повітря тощо. Тому актуальною задачею є формування на цих територіях стійких рослинних угрупувань з метою фітомеліорації, що і стало метою наших досліджень.

Вирішенням даної задачі поряд з нами [1] займалися Дудник С.В., Кабанов А.В., Ковальчук Н.П. [2-4] та ін., які розглядали формування стійких фітоценозів середовищеочисного призначення в умовах міста. В роботі О.В.Дегтяр [5] вивчалася екологічна реставрація степових угрупувань з метою придушення водної ерозії і дефляції. Робота А.Ю. Ракова [6] присвячена боротьбі з дефляцією шляхом захисних лісових смуг.

Створення фітоценозів з метою зниження рівня ґрунтових вод отримало назву методу біологічного дренажу і широко використовується в країнах Центральної Азії [7]. Поселяючись на перезволожених рівнинах, ліс завдяки потужним витратам вологи усуває надмірне зволоження, продуктивно його використовуючи [8].

Проведений літературний пошук показує, що натепер не досліджена можливість формування фітоценозів для боротьби з процесами підтоплення у містах Центральної частини України. Зокрема, не оцінена роль тієї чи іншої природної рослинності, що стихійно з’явилася при самозростанні, чи з певних міркувань насаджена людиною, у зниженні рівня ґрунтових вод. Проведення досліджень у цьому напрямку дозволило б правильно підібрати деревні та трав’янисті рослини для створення стійких у просторі та часі, високопродуктивних фітоценозів, які б сприятливо впливали на водний баланс території.

На нашу думку, механізм впливу деревних рослин на водний баланс полягає у наступних чинниках:

1) затримання кронами дерев і випаровування опадів;

2) зменшення поверхневого стоку і вплив на розподіл снігу;

3) вплив на ґрунтові води.

Розглянемо ці чинники докладніше.

1. Відомо, що поповнення ґрунтових вод за рахунок опадів призводить до виходу застійної вологи на поверхню [9]. Тому, чим менше опадів потрапить в ґрунт, тим краще це позначиться на водному балансі підтоплених територій. Затримуюча здатність крон залежить від виду та породи дерев, а також спрямованості гілок. Так, хвойні затримують більшу кількість опадів порівняно з листяними насадженнями, наприклад, ялина 53,4 %, березові — 24,7 %, осикові — 26,6 %. При спрямуванні гілок вгору збільшується стовбурний стік, що сприяє проникненню вологи в ґрунт, тому соснові насадження затримують лише 17,4 % опадів. Листяні ліси з буку і липи затримують опадів більше, ніж березові і осикові насадження.

Також слід врахувати, що кронами окремо розташованих дерев затримується вологи на 8—13 % більше, ніж в деревостанах [9].

Таким чином, при підборі порід дерев потрібно орієнтуватися на ті, що мають розлогу крону, а також звертати увагу на залісненість території, для того, щоб дерева були розташовані на певній відстані, запобігаючи зімкненню крон.

2. Ліс переводить 80—100 % поверхневого стоку у внутрішньогрунтовий і ґрунтовий. Існують загальні причини, які діють позитивно на зменшення стоку. Серед них слід відмітити наступні: танення снігу у лісі йде повільніше, ніж на відкритому просторі; ґрунт у лісі встигає до моменту танення снігу розмерзнути; лісова підстилка може поглинути у 5-6 разів більше води, ніж її маса; фізичні властивості лісового ґрунту забезпечують високу водопроникність, що дозволяє перевести поверхневий стік у внутрішньоґрунтовий.

На відкритих місцях снігу накопичується більше, ніж на залісненій території. Це пояснюється тим, що більша частина снігу затримується кронами і за рахунок сублімації повертається в атмосферу. Крім того, в лісі сніг розподіляється рівномірно, тоді як на відкритому просторі в одних місцях через вітер утворюються величезні кучугури, а в інших – земля ледь прикрита снігом З вищенаведених фактів зрозуміло, що деревна рослинність є природним дренажем. Сприяючи глибокому та поступовому (в результаті повільного танення снігу) проникненню вологи в ґрунт деревна рослинність запобігає застійним процесам, а також розмиванню ґрунту.

3. Рівень ґрунтових вод під лісом тримається нижчим, ніж на сусідніх безлісих ділянках місцевості. Пояснюється це витратою вологи лісом на її транспірування. За даними Крамера [10] максимальне поглинання води древостанами відбувається за 70—80 % покриття. Вплив проріджування лісових насаджень буває, очевидно, різним, хоча за результатами досліджень встановлено, що звичайно зменшення лісового покриву збільшувало запас води, а відновлення лісу супроводжувалось його зменшенням. На півночі країни відомі численні факти підняття ґрунтових вод після знищення деревної рослинності у наслідок вирубування лісу, пожеж тощо.

Чим інтенсивніше рослина транспірує і чим краще її крона затримує опади, тим менший запас вологи залишається у ґрунті. Крім того, є залежність [7], що чим ближче розташовані ґрунтові води до поверхні ґрунту, тим більше рослини витрачають їх на власні потреби і тим інтенсивніше відбувається зниження рівня ґрунтових вод. Так, наприклад, при заляганні ґрунтових вод 1,4—1,7 м в чорничному бору зниження їх рівня влітку досягає 0,4—0,5 м.

Зроблені дослідження дозволяють зробити основний висновк щодо задач формування стійких фітоценозів у зонах підтоплення у містах Центральної частини України, включаючи м. Кіровоград: фітоценози, що формуються, повинні включати у себе як дерева, так і трав’яний покрив. Основне призначення дерев – дренування ґрунтів, інтенсивне витрачання вологи шляхом транспірації, затримання кронами опадів. Роль трав – забезпечення дерев вологою під час посухи.

Список літератури

1. Лихолат Ю.В. Еколого-фізіологічні основи формування дернових покривів в умовах степової зони України (стійкість, динаміка, техногенез): Дис. д-ра біол. наук: 03.00.16. – Д., 2003. – 419 с.

2. Дудник С.В. Еколого-біологічні принципи створення стійких високопродуктивних лучних біогеоценозів в заплавах північного Лісостепу України: Автореф. дис. канд. біол. – Д., 2000. – 17с.

3. Кабанов А.В. Принципы формирования устойчивых травянистых сообществ: Автореф. дис. к. б.н.: Москва, 2007. – 17 с.

4. Ковальчук Н.П. Еколого-біологічні особливості формування зелених насаджень м. Луцька: Дис. канд. с.-х. наук . – Луцьк, 2006. – 17 с.

5. Дегтярь О.В. Экологическая реставрация степных сообществ в агроландшафтах на черноземных почвах: Дис. канд. с.-х. наук - Белгород, 2006. - 150 с.

6. Раков А.Ю. Особенности фитомелиорации земель Центрального и Восточного Предкавказья / А. Ю. Раков; СНИИСХ. – Ставрополь, 2004. – 221 с.

7. Традиционные знания в области землепользования и водопользования. Информационный сборник. – Душанбе, 2006. – 92 с.

8. Шамсутдинов З.Ш., Шамсутдинов Н.З. Методы экологической реставрации аридных экосистем в районах пастбищного животноводства. - Степной бюллетень №11, зима, 2002.

9. Свириденко В.Є. Лісівництво / Свириденко В.Є., Бабіч О.Г., Киричок Л.С. : підручник. – К. : Вид-во Арістей, 2005. – 544 с.

10. Крамер Пол Д. Физиология древесных растений. – М: Лесн. Пром-ть, 1983. – 401 с.