Глава 3. Литературный обзор
 Для лесовосстановления и лесоразведения крайне сложные условия складываются на отработанных песчаных карьерах и гарях на песчаных почвах, в связи с малым количеством питательных веществ и отсутствием живого напочвенного покрова в первые годы.   Земли, нарушенные добычей песчано-гравийных смесей для строительства, являются выемками со сложной конфигурацией, с крутыми склонами и неоднородным дном, где часто в некоторых местах выходят на поверхность грунтовые воды, так как глубина разработки может достигать до 50 м глубиной (Застенская, 1996). В таких условиях основными лимитирующими факторами для роста и приживаемости лесных культур при рекультивации отработанных песчаных карьеров являются: малая обеспеченность элементами минерального питания для растений (содержание подвижных форм азота, фосфора, калия (N:P:K) и органического вещества), а также неоднородный водный режим (Гаврилов, Соколов, 2001). Существенное влияние на лесные культуры в отработанных песчаных карьерах оказывает уровень грунтовых вод (Капелькина, 2009). Оптимальной глубиной залегания грунтовых вод является диапазон 60-110 см от поверхности в осенний и весенний период, в противном случае, если залегание вод будет выше 20 см или ниже 150 см, то условия будут крайне неблагоприятными (Застенская, 1996). Дно карьеров часто переувлажнено или даже затоплено водой в весенний и осенний период из-за поверхностного стока воды с откосов. Близкое залегание грунтовых вод, а также избыточное увлажнение места произрастания вызывают плохой рост лесных культур, который можно улучшить созданием открытых канавных сетей в техническом этапе рекультивации (Капелькина, 2009). На карьерах также наблюдается такой эрозионный процесс, как дефляция, выдувающая пески у основания растений и засекающая их. Для противостояния этим процессам создаются защитные насаждения при рекультивации карьерных откосов. Схемы и агротехнические приемы при создании таких защитных насаждений зависят от многих факторов: от того, что именно добывали в карьере, от способа добычи, какие нарушения свойств пород остались. В пределах одного карьера факторы могут различаться (Панков, 2016). При изучении естественного зарастания песчаных карьеров было замечено, что наилучшие условия произрастания для растений складывались на северных склонах, чуть хуже – на западных и восточных, хуже всего условия были на дне карьера, а на южном склоне естественное облесение не происходило вообще (Языков, 2009).  Некоторые исследователи считают, что предварительная обработка почвы на карьерах не нужна при условии отсутствия конкуренции с травянистой и древесно-кустарниковой растительностью (Хватов, 1973). Однако не все с этим согласны, так как при проведении такой обработки почвы, особенно учитывая все особенности рельефа и почвенных условий, повышается приживаемость и сохранность лесных культур в первые годы жизни (Застенская, 1996).  При создании лесных культур в таких нарушенных условиях сильное влияние также оказывают сроки проведения лесокультурных работ, которые должны начинаться раньше на неделю, чем проведение лесокультурных работ на ненарушенных естественных землях (Панков, 2016). При проведении лесокультурных работ в первую очередь создают культуры на участках с легким механическим составом почвы и на склонах с южной экспозицией, которые прогреваются раньше, в последнюю очередь создают культуры на участках с тяжелым механическим составом, с переувлажнением и на склонах с северной экспозицией, где прогрев занимает больше времени (Застенская, 1996). Вид и возраст посадочного материала важен особенно для нарушенных земель, не каждая порода сможет произрастать в таких условиях. Посадочный материал должен быть из одного лесосеменного района, всего для сосны обыкновенной у нас в стране насчитывается 25 таких районов, а вся Ленинградская область относится ко второму Лесосеменному району (приказ N1032, 2022). Всего в этот район входит 28 субъектов Российской Федерации. Для создания лесных культур в основном используют 2-3х летние саженцы, которые в неблагоприятных условиях  лучше всего приживаются на местности, особенно лучше, чем 5-ти летние (Хватов, 1973). Повышения приживаемости можно достигнуть при использовании посадочного материала с закрытой корневой системой (ПМЗК), которое удлиняет период лесопосадочных работ, улучшает состояние культур в первые годы жизни и способствует дальнейшему росту культур (Панков, 2016). При рекультивации песчаных карьеров в первую очередь должны использоваться местные виды, которые могут произрастать на бедных почвах и неоднородных водных условиях – сосна, береза, ивы. Особенно хорошо подходит сосна, благодаря ее экологическим свойствам произрастать на бедных песчаных почвах (Гаврилова, Соколов, 2001). С другой стороны, некоторые исследователи считают, что создание на таких землях лесных культур, состоящих из одного вида хвойных пород не продуктивно, наиболее предпочтительным вариантом будет создание смешанных хвойно-лиственных насаждений (Капелькина, 2009). Лиственные породы своим опадом будут ускорять возвращение таких земель в естественные условия произрастания. Доля участия лиственных почвоулучшающих пород в таких смешанных насаждениях должна составлять до 50 % (Панков, 2016). Почвенное восстановление на нарушенных землях может происходить при достаточном количестве органического вещества, которое сосредоточено в почвенной подстилке. При рекультивации карьеров необходимо создание культур с различным породным составом, образующим лесную подстилку. В культурах сосны обыкновенной на песчаных почвах люпин многолетний эффективен в накоплении и разложении подстилки (Застенская, 2000). Для сосны обыкновенной такими почвоулучшающими лиственными породами являются: береза повислая, акация белая, жимолость татарская, скумпия кожевенная (Панков, 2016). Нужно иметь ввиду, что изначальная густота лесных культур на отработанных песчаных карьерах должна быть выше на 20-50 %, чем на ненарушенных естественных землях (Капелькина, 1992; Панков, 2016). В таежной лесорастительной зоне на нарушенных землях для полного восстановления почв в карьерах требуются сотни лет, если не проводить активных почвоулучшающих мероприятий (Гаврилова, Соколов, 2001). Самими эффективными из них являются добавление почвенных удобрений. Добавление минеральных удобрений считается общедоступным и простым способом. В бедные песчаные почвы лучше всего вносить полные удобрения с большим количеством азота в составе, благодаря чему будет обеспечиваться увеличение прироста культур в период действия удобрения (Панков, 2016). Но наилучшими удобрениями считаются органические, так как они привносят органическое вещество в почву и ускоряют процесс гумусирования и оподзоливания почвенных горизонтов (Гаврилова, Соколов, 2001). Еще одним способом по улучшению почвенных условий на отработанных песчаных карьерах считается добавление пород тяжелого механического состава (глины). При добавлении глин в песчаные и песчано-гравийные почвы повышается удержание атмосферных осадков и талых вод (Застенская, 1996). После создания лесных культур проводят различные виды мероприятий по уходу за насаждениями, которые заключаются в дополнении отмерших саженцев, физическом или химическом уничтожении сорной растительности на территории произрастания культур (Панков, 2016). Нельзя забывать о проведении лесохозяйственных уходов, таких как рубки: осветления, прочистки, прореживания. Состояние лесных культур сосны обыкновенной на нарушенных землях напрямую зависит от густоты. Если густота велика, то культуры будут иметь ослабленное, непродуктивное состояние, особенно это наблюдается в возрасте от 20 до 50 лет. При проведении лесохозяйственных мероприятий по уходу за насаждениями необходима вырубка до 30 % деревьев (Гаврилова, Соколов, 2001). Одним из доминирующих факторов по масштабу и характеру взаимодействия на леса являются лесные пожары,  которые определяют структуру и динамику лесного фонда Российской Федерации (Смирнов, 2021).  Лесной пожар – стихийное и неуправляемое распространение огня по территории государственного лесного фонда (Смирнов, 2021). В настоящее время основным фактором возникновения пожаров в лесах является человек, на долю которого по оценкам различных экспертов приходится до 90 % от всех источников возникновения пожара. Частота, интенсивность и масштабы пожаров растут с увеличением численности людей, к тому же все это усугубляется уже заметным влиянием глобального потепления, поэтому в будущем пожары в лесах будут возникать еще чаще. Пожары крайне негативно влияют на биогеоценозы: разрушая функциональные взаимосвязи популяций, основанные на биоразнообразии; угнетая состояние растительных эдификаторов; сокращая популяции ключевых видов животных, как надземной, так и подземной биоты; отбрасывая всю экосистему на начальный этап развития (Гераськина и др., 2021).  Самым распространенным типом лесных пожаров является низовой пожар, на долю которого приходится до 98 % от всего числа возгораний и до 88 % от пройденной пожарами площади, остальные проценты приходятся на верховой тип пожаров (Исаев и др., 1995). Наиболее губительными для всей растительности в лесах остаются верховые устойчивые пожары, при которых огонь распространяется от почвы до вершин деревьев (Залесов, 2011; Ильина, 2011). Устойчивый верховой пожар влияет на все компоненты биогеоценоза: растительность уничтожается полностью, изменяется микроклимат, гидрологические и почвенные условия, после чего, через продолжительное время начинает формироваться пирогенный фитоценоз в новых эдафических условиях, отличный от ненарушенного допожарного состояния. В бореальных лесах наиболее часто пожарам подвержены сосновые сухие и свежие типы лесов на песчаных и супесчаных почвах: лишайниковые и кустарничковые (вересковые, брусничные). Песчаные и супесчаные почвы, благодаря своему морфологическому составу, обладают хорошим дренажем и быстро просыхают, из-за чего в таких лесах пожары возникают чаще, поэтому такие типы лесов относятся к I-II классу природной пожарной опасности (Смирнов, 2021). Наибольшее количество гарей на территории Беларуси  возникает в насаждениях на дерново-подзолистых песчаных и супесчаных почвах в сосняках мшистых и вересковых (Усеня, 2009). В органических и верхних минеральных горизонтах почв пирогенные признаки могут сохраняться более 130 лет после пожара (Дымов и др., 2022). При низинных пожарах выгорают подстилочные горизонты, но сама подстилка при этом не всегда полностью сгорает. Низкоинтенсивные пожары могут приводить к формированию устойчивых форм пирогенного углерода, создающих вклад в общее содержание углерода в почве (Дымов и др., 2021). Запасы углерода в почве, пройденной пожаром до 45 лет назад, достаточно высоки и варьируют от 6,4 до 10,4 кг/м2 (Дымов и др., 2022). Влияние пожара в зависимости от интенсивности в среднем прослеживается до глубины 20 (30) см, в средних и нижних минеральных горизонтах его влияние практически отсутствует (Дымов и др., 2014). Было отмечено, что уменьшается доля углерода в подстилке, зато она увеличивается в минеральных горизонтах почвы. На участке, прошедшем огнем за 2 года до исследования, подстилка выгорела полностью, а на ее месте образовался пирогенный горизонт Opir (L) с высоким содержанием включений угля, подзолистый горизонт имел сероватый оттенок, произошло незначительное возрастание запасов углерода и азота (Попова, Дымов, 2014). Это обусловлено неполным сгоранием компонентов подстилки, с последующим поступлением этих элементов в составе углистых включений. Пожары также приводят к увеличению содержания обменного кальция в минеральных горизонтах почв, уменьшению содержания гидрофильных органических соединений и увеличению содержание гидрофобных соединений, которые увеличивают поверхностный сток и усиливают эрозионные процессы (Гераськина и др., 2021). В лабораторных условиях был проведен эксперимент по нагреву образцов органогенных горизонтов из сосновых и еловых типов леса при константных температурах 200, 300 и 500 ℃ (Горбач и др., 2022). В результате лабораторного анализа было выявлено, что средние показатели кислотности поднялись до значений в диапазоне от 5 до 8 pH, значения азота и органического вещества понизилось, при этом увеличилось содержание неорганического углерода в почве. Чем была выше температура, тем большие изменения в показаниях наблюдались. При этом показания азота с повышением температур понижались менее интенсивно, чем показания органического вещества. Увеличение кислотности и неорганического углерода объяснено разрушением органических кислот и внесением золы, которая имеет щелочную реакцию. Важной проблемой при процессе лесовосстановления на больших площадях, пройденных пожаром, является отсутствие источников семян (Данчева, Залесов, 2017; Залесов, 2006). На нарушенных землях крупноплощадных гарей без обсеменителей возможен только искусственный способ лесовосстановления и лесоразведения (Залесов, 2006). Создание лесных культур на горельниках в основном производится на 2-3 год после прохождения пожара (Якимов и др., 2012). На гарях рекомендуется использовать в качестве посадочного материала саженцы и укрупненные сеянцы сосны обыкновенной с закрытой корневой системой, так как посадочный материал должен иметь начальный запас питательных веществ, который повысит приживаемость и обеспечит устойчивый рост лесных культур (Проказин и др., 2019).    
При проведении лесокультурных работ на песчаных карьерах необходимо учитывать особенности таких земель, такие как сложность рельефа, неоднородность водного режима, наличие грунтовых вод, а также наличие конкуренции с травянистой и древесно-кустарниковой растительностью. Для улучшения почвенных условий на таких землях необходимо добавлять почвенные удобрения, проводить лесохозяйственные мероприятия и создавать смешанные культуры из различных пород.