УДК 631.618

ОСОБЕННОСТИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

ЗОЛООТВАЛОВ
И.В Гурина – канд. с.-х. наук, доцент; А.И. Щиренко – аспирант

ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»,

г. Новочеркасск, Россия

В статье рассмотрены особенности биологической рекультивации золоотвалов. Приведены результаты лабораторных исследований по подбору травосмесей оптимального состава для биологической рекультивации второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС.

In article features biological recultivation of the coal fly ash deposits are considered. Results of laboratory researches on selection grass mixtures optimum structure for biological recultivation by the second fulfilled section by the Novocherkassk state district power station are presented.
Золоотвалы образуются в результате гидроскладирования отходов от сжигания каменного угля в тепловых электростанциях. Отработанные золоотвалы представляют собой сложные техноприродные геосистемы, состоящие из взаимосвязанных природных и техногенных компонентов, образующих целостную систему, между которыми осуществляется обмен веществами и энергией. По степени и характеру изменения компонентов их относят к сильно измененным (нарушенным) геосистемам. По степени хозяйственной ценности золоотвалы являются акультурными промышленными комплексами в ранге ландшафтных урочищ [1, 2, 3]. Эти экстрактивные ландшафты возникают на месте уничтоженных ранее существовавших естественных ландшафтов и не имеют природных аналогов, находятся на начальных этапах первичного сингенеза [4].

Восстановление подобных объектов должно завершаться проведением биологической рекультивации, которая основывается на ландшафтном (геосистемном) подходе, поскольку представляет собой чрезвычайно сложный процесс регенерации биогеоценозов [3, 4]. Целью биологической рекультивации является создание и ускорение формирования в условиях техногенного экотопа новых почвогрунтов и устойчивых фитоценозов с заданным уровнем биопродуктивности. Этот уровень может быть запроектирован, исходя из экологического потенциала восстанавливаемого объекта (физическая и агрохимическая характеристика грунта, гидрологический режим, микроклимат) и среднезональной продуктивности естественных фитоценозов, что достигается с помощью фитомелиораций, то есть растительных мелиораций, способствующих улучшению компонентов и объектов природной среды путем использования в качестве мелиорантов различных видов растений [4].

Ассортимент культур-фитомелиорантов, пригодных для биологической рекультивации отработанных золоотвалов, устанавливают на основе изучения условий их естественного самозарастания, либо проводят лабораторные исследования в вегетационных сосудах.

С целью изучения условий естественного самозарастания второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС было выполнено его агротехническое обследование [5]. На техническом этапе рекультивации золоотвала на его поверхности был создан рекультивационный слой толщиной 30…40 см из супесчаного и суглинистого субстратов.

В результате было установлено, что естественное зарастание золоотвала практически отсутствует. Лишь на откосах дамбы золоотвала был обнаружен фрагментарный растительный покров (амброзия полыннолистная, горчак ястребинковый, василек синий, пырей ползучий, чертополох колючий, щетинник зеленый, болиголов пятнистый). Причем на склоне южной экспозиции наблюдался более сомкнутый фитоценоз с наличием древесно-кустарниковой растительности (лох серебристый, шиповник), что объясняется сложившимися там благоприятными климатическими условиями.

На поверхности золоотвала наблюдалась интенсивная дефляция как нанесенных субстратов, так и высохшей золы, что создавало неблагоприятные условия для формирования естественных фитоценозов.

Таким образом, было установлено, что саморекультивация данной территории невозможна, поскольку в результате постоянного ветрового воздействия происходит унос частиц рекультивационного слоя и обнажение золы, на которой растения произрастать не могут [5].

На обследуемой территории были отобраны образцы рекультивационного слоя через каждые 10 см в 15-кратной повторности, а затем переданы в агрохимлабораторию для последующего анализа на содержание азота, фосфора, калия (NPK), органического вещества и тяжелых металлов (Pb, Zn, Cu, Ni, Cd).

В результате было установлено, что в исследуемых образцах органическое вещество (гумус) отсутствует, но содержится повышенное количество тяжелых металлов. В образцах, отобранных с горизонта 20…40 см, их содержание вдвое больше, чем в образцах, отобранных с горизонта 0…20 см.

Проведенные анализы показали, что исследуемые образцы рекультивационного слоя не обеспечены питательными элементами в количествах, достаточных для произрастания растений. Так, содержание нитратного азота в слое 0…30 см составляет 1,2…1,3 мг/кг, фосфора – 5…7 мг/кг, калия – 38…42 мг/кг, что свидетельствует о необходимости внесения азотно-фосфорных удобрений.

Результаты выполненного агротехнического обследования второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС позволили сделать вывод о необходимости проведения биологической консервации данного объекта для снижения его отрицательного воздействие на окружающую среду [5].

С целью установления возможности произрастания культур-фитомелиорантов на золоотвале Новочеркасской ГРЭС были проведены лабораторные исследования в вегетационных сосудах, которые предусматривали следующие варианты:

Вариант 1 – пырей + люцерна (без удобрений);

Вариант 2 – пырей + люцерна (расчетная доза удобрений);

Вариант 3 – пырей + люцерна (повышение дозы удобрений на 30 %);

Вариант 4 – эспарцет + пырей (без удобрений);

Вариант 5 – эспарцет + пырей (расчетная доза удобрений);

Вариант 6 – эспарцет + пырей (повышение дозы удобрений на 30 %);

Вариант 7 – эспарцет + пырей + кострец (без удобрений);

Вариант 8 – эспарцет + пырей + кострец (расчетная доза удобрений);

Вариант 9 – эспарцет + пырей + кострец (повышение дозы на 30 %).

Для проведения исследований вегетационные сосуды были наполнены золой и песчаным субстратом со второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС. Исследования в вегетационных сосудах выполнялись в трехкратной повторности. В процессе лабораторных исследований проводились: определение всхожести исследуемых культур; определение полноты всходов, густоты стояния растений; наблюдения за фазами их развития; наблюдения за динамикой роста и развития растений, нарастанием зеленой массы, накоплением сухого вещества; по периодам вегетации определялись глубина проникновения и масса корневой системы травосмесей.

Лабораторные исследования предусматривали определение всхожести трав: люцерны, эспарцета, пырея, костреца (табл. 1).

Таблица 1

Показатели всхожести семян трав

Повторность варианта	Всхожесть, %
	люцерна	эспарцет	пырей	кострец
1	72	61	78	85
2	53	75	81	79
3	66	67	69	71
Среднее	64	68	76	78

Анализ показателей табл. 1 позволил установить, что наибольший процент всхожести семян трав был отмечен у костреца (78 %). У эспарцета и люцерны всхожесть была более низкой и составила, соответственно, 68 и 64 %.

В качестве минерального удобрения в соответствии со схемой опыта вносилась диамофоска (N_9-10%; P_25-26%; К_25-26%). Расчетная доза составила N₆₀P₁₂₀К₉₀ кг/га д.в. Норма удобрений вносилась согласно площади сосуда и схеме вариантов опыта. Глубина заделки семян в сосудах – 2-3 см.

Посев исследуемых травосмесей проводился 25 декабря 2005 г. Через 25…30 дней были отмечены первые всходы (15 %), а еще через две недели – 75 % всходов исследуемых культур. Затем был произведен подсчет густоты стояния растений. Наиболее высокая густота стояния трав наблюдалась у эспарцета – 93 %, пырея – 76 %, костреца – 85 %. Эти культуры имели высокие показатели густоты стояния независимо от состава травосмеси. У люцерны наблюдалась более низкая густота стояния – 42 %.

Результаты исследований динамики линейного роста, представленные в табл. 2, показали, что наибольшую высоту имели растения пырея – 19,4 см, костреца – 16,2 см и эспарцета – 9,8 см. Растения люцерны имели низкие показатели линейного роста, который к 15.04.06 г. составил 6,5 см.

Таблица 2

Динамика линейного роста трав, 2006 г.

Культуры	Дата замера
	5.02	15.02	25.02	5.03	15.03	25.03	5.04	15.04
Люцерна	1,5	2,1	2,8	3,5	4,2	5,4	5,9	6,5
Эспарцет	2,4	3,2	4,7	5,4	7,2	8,5	9,0	9,8
Пырей	3,7	7,2	8,3	9,8	11,1	13,3	15,2	19,4
Кострец	3,4	6,5	8,0	10,1	12,0	12,8	14,6	16,2

Показатели глубина проникновения корневой системы изучаемых культур представлены в табл. 3.

Таблица 3

Глубина проникновения корневой системы трав, см. 2006 г.

Культуры	Дата замера
	15.02	15.03	15.04
Люцерна	0,9	2,0	3,1
Эспарцет	2,1	3,4	4,6
Пырей	4,6	8,9	13,8
Кострец	4,2	8,4	12,3

Анализ информации, представленной в табл. 3, позволил установить, что наиболее высокие показатели имели растения пырея и костреца – 13,8 см и 12,3 см ,соответственно, проникновение корневой системы люцерны составило 3,1 см.

Таким образом, в результате проведенного лабораторного опыта было установлено, что наиболее пригодными для биологической рекультивации отработанного золоотвала являются травосмеси: пырей + эспарцет и пырей + эспарцет + кострец. Результаты лабораторных исследований позволили отметить, что исследуемые травы в начальный период вегетации развивают корневую систему, а затем формируют надземную массу, что является положительным моментом для произрастания этих растений в условиях отработанного золоотвала особенно в экстремальные по метеорологическим условиям годы.
Библиографический список

1. 
   Гурина, И.В. Особенности интеграции отработанных золоотвалов в природные ландшафты [Текст] // Сборник научных докладов 3-й Всероссийской конференции молодых ученых «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации». – Коломна, 2006. С. 54-57.
   
2. 
   Исаченко, А.Г. Основы ландшафтоведения и физико-географическое районирование [Текст] – М.: Высшая школа, 1991. 366 с.
   
3. 
   Голованов, А.И. Ландшафтоведение [Текст] / А.И. Голованов, Е.С. Кожанов, Ю.И. Сухарев. – М.: КолосС, 2005. 216 с.
   
4. 
   Колесников, Б.П. О научных основах биологической рекультивации техногенных ландшафтов [Текст] // Проблемы рекультивации земель в СССР. – Новосибирск: Изд-во «Наука», сибирское отделение, 1974. С. 12-25.
   
5. 
   Гурина, И.В. Результаты агротехнического обследования второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС [Текст] / И.В. Гурина, А.И. Щиренко // Мелиорация и водное хозяйство: материалы Всероссийской науч.-практ. конф. 25-26 сентября 2008 г., г. Новочеркасск, – Новочеркасск: Лик, 2008. Вып. 6. С. 256-258.