CC BY
41
УДК 622.882:631.618 © Н.А. Остапова, И.Н. Евсеева, 2019
Биологическая рекультивация верхнего вскрышного уступа на отвалах разреза «Черногорский»*
- DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-6-106-108 -
ОСТАПОВА Наталья Анатольевна
Канд. техн. наук,
старший научный сотрудник
ФГБНУ «НИИАП Хакасии»,
655132, с. Зеленое, Республика Хакасия, Россия,
тел.: +7 (39032) 2-56-09,
e-mail: niterlin@yandex.ru
ЕВСЕЕВА Ирина Николаевна
Инженер-исследователь
ФГБНУ «НИИАП Хакасии»,
655132, с. Зеленое, Республика Хакасия, Россия,
тел.: +7 (39032) 2-56-09,
e-mail: evseeirina@yandex.ru
Исследованы свойства верхнего вскрышного уступа. Определена пригодность его использования для биологической рекультивации. Рекомендовано использовать верхний вскрышной уступ как корнеобитаемый слой поверхности отвалов. Приведены результаты трехлетних наблюдений за посевами многолетних трав на отвале с нанесением верхнего вскрышного уступа. Проведен сравнительный анализ зависимости надземной фитомассы и общего проективного покрытия от использования биопрепарата и формы рельефа.
Ключевые слова: техногенный отвал, биологическая рекультивация, верхний вскрышной уступ, форма рельефа, корнеобитаемый слой, плодородные породы, потенциально-плодородный слой, плодородный слой почвы, продуктивность.
* Исследования выполнены при финансовой поддержке проекта Государственного задания № 539-2 от 11.01.2019 г.
ВВЕДЕНИЕ
Проектирование и проведение работ по рекультивации отвалов в степных засушливых районах Хакасии имеют свои особенности, обусловленные климатическими, литологическими и технологическими факторами. Отвалы характеризуются низкой влажностью эмбриоземов, обусловленной недостаточным количеством осадков, высокими ветровыми и тепловыми нагрузками в весенне-летний период. В этих условиях традиционные технологии рекультивации неэффективны. В частности, это относится к нанесению плодородного слоя почвы, которого чрезвычайно мало, а иссушение поверхности отвалов приводит к его агрономической неэффективности и деградации. В этих условиях необходимы разработка и применение новых региональных инновационных решений восстановления нарушенных земель [1].
Сотрудниками лаборатории рекультивации земель ФГБНУ «НИИАП Хакасии» предложен способ формирования отвалов [2], при котором на все горизонтальные поверхности отвала, по мере их отсыпки, наносят корнеобитаемый слой - гумусо-аккумулятивный технозем мощностью два и более метров, полученный за счет внесения верхнего плодородного слоя почвы в подстилающие породы при одновременном снятии, погрузке и транспортировке верхнего (передового) вскрышного уступа на поверхность отвалов. Известно, что вмещающие аргиллиты вскрышных пород дают достоверное увеличение плодородия при их внесении в корнеоби-таемый слой [3].
ОЦЕНКА ПРИГОДНОСТИ ВСКРЫШНОГО УСТУПА
ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ
И НАПРАВЛЕНИЕ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
НА УГОЛЬНЫХ ОТВАЛАХ
Почвообразование на рекультивируемых территориях начинается под воздействием микробиоты и растительности в мелкоземе отвальных пород и является начальным процессом образования эмбриозема подготавливающих субстрат для последующего поселения растительности. Этот процесс усиливается внесением органических и минеральных удобрений, способствующих увеличению роста фитомассы многолетних трав [4], а также формированием оптимального техногенно-
70 60 50 40 30 20 10 0
IV
о
2 IV
Частично выположенный рельеф
I С обработкой «Байкалом ЭМ-1»
IV
о
2 IV
Мелкие гребни
222
IV
Крупные гребни
Без обработки «Байкалом ЭМ-1»
Динамика урожайности (ц/га) посевов многолетних трав:
I - донник желтый (Melilotus officinälis L.); II - люцерна гибридная (Medicago х varia Martyn); III - костер безостый (Bromopsis inermis (Leyss.) Holub)); IV - ломкоколосник ситниковый (Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski)
II
II
I
II
I
II
го рельефа отвалов, способного создать благоприятные условия фитоценозу.
Для создания постоянных пробных площадей на отвале разреза «Черногорский» сформирован опытный участок, покрытый техноземом, образованным из потенциально плодородного слоя (ППС) и плодородного слоя почвы (ПСП) передового вскрышного уступа, с различной всхолмленной поверхностью (частично выровненные мелкие и крупные гребни).
Согласно классификации вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель (ГОСТ 17.5.1.03-86 «Охрана природы. Земли. Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации») передовой вскрышной уступ относится к пригодным плодородным породам: гумус - более 1-2% (гумус 3,36%, С0 - 1,95%), кислотность - 5,5-8,2 (рН 7,9), сумма фракций до 0,01 - от 20 до 75% (фракции < 0,01 мм -54,08 %). Плодородные породы могут быть использованы для рекультивации при создании сельскохозяйственных угодий с зональными типовыми агрохимическими мероприятиями [5].
На основании проведенных исследований было рекомендовано использовать верхний вскрышной уступ как корнеобитаемый слой поверхности отвалов с обязательным внесением удобрений (содержание фосфора и калия в пробах низкое, соответственно, Р2О5 < 5 мг/ кг и К2О - 141-177 мг/кг) под посевы многолетних трав и последующую посадку древесно-кустарниковых пород.
При биологическом этапе рекультивации, исходя из местных почвенно-климатических условий, были выбраны четыре вида многолетних трав [6, 7]: донник желтый (Melilotus officinälis L.), люцерна гибридная (Medicago х varia Martyn), костер безостый (Bromopsis inermis (Leyss.) Holub)), ломкоколосник ситниковый (Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski). Травы высеяны на опытный полигон отвала в трех повторениях с обработкой семян биопрепаратом «Байкал ЭМ-1» и без обработки. Данные определения урожайности посевов многолетних трав за период 2016-2018 гг. приведены на рисунке.
По всем вариантам рельефа донник желтый набрал максимально большую массу травостоя (до 64 ц/га), на втором месте по продуктивности люцерна гибридная (до 20,8 ц/га), на третьем - костер безостый (до 18,7 ц/га).
Показатели фитомассы у донника желтого (в среднем 40,2 ц/га) и люцерны гибридной (в среднем 31,7 ц/га) на делянках с обработкой биопрепаратом «Байкал ЭМ-1» несколько больше, чем на делянках без обработки (в среднем 13 и 11,4 ц/га соответственно). Общее проективное покрытие площадок с посевами Melilotus officinalis и Medicago hybridum на второй год жизни достигло 100% на всех видах рельефа в вариантах с обработкой «Байкал ЭМ-1».
У костра безостого в вариантах без обработки биопрепаратом показатели фитомассы практически идентичны значениям в вариантах с обработкой биопрепаратом. Высокая продуктивность ломкоколосника ситникового отмечена лишь на третий год жизни (до 14,1 ц/га) с проективным покрытием 95%. Значения воздушно-сухой фитомассы многолетних трав не уступают аналогичному показателю ранее существовавших на месте отвалов мелко-дерновинной злаковой степи [8].
ВЫВОДЫ
Таким образом, трехлетние исследования подтверждают возможность использования верхнего вскрышного уступа как корнеобитаемого слоя поверхности отвалов при их формировании, способного создавать благоприятные условия фитоценозу. При определении продуктивности установлено, что надземная фитомасса многолетних трав достаточно высокая, не уступает ранее существовавшей здесь мелкодерновинной степи.
Установлено, что применение биопрепарата способствует увеличению продуктивности в 1,2 раза по сравнению с вариантами без его использования. Лучшей формой рельефа для роста и развития травянистых растений является мелкогребневая, где в среднем отмечены более высокие значения общего проективного покрытия, продуктивности надземной фитомассы и содержания органического вещества.
Список литературы
1. Лавриненко А.Т., Моршнев Е.А. Инновационные методы рекультивации отвалов угледобывающих предприятий в криоаридных условиях Средней Сибири // Уголь. 2018. № 10. С. 94-97. URL: www.ugolinfo.ru/Free/102018. pdf (дата обращения: 15.05.2019).
2. Рекультивация земель, нарушенных угледобывающими предприятиями республики Хакасия: Методические рекомендации / А.Т. Лавриненко, Е.А. Моршнев, О.С. Саф-ронова и др. Новосибирск: Окарина, 2016. 40 с.
3. Пат. 2478165 РФ. Способ формирования корнеобита-емого слоя поверхности отвалов, образованных открытой разработкой полезных ископаемых для биологической рекультивации / А.Т. Лавриненко, В.А. Андроханов // Бюл. № 9. 2013. С. 4.
4. Стифеев А.И., Муха Д.В. Почвообразование в техногенных ландшафтах КМА / Тезисы доклада 111 съезда Доку-чаевского об-ва почвоведов. Суздаль, 11-15 июля 2000 г. Кн. 2. М., 2000. С. 301.
5. Коваленко В.С., Артемьев В.Б., Опанасенко П.И. Зем-лесберегающие и землевоспроизводящие технологии на угольных разрезах. М.: Издательство «Горное дело» ООО «Киммерийский центр», 2013. 440 с.
6. Справочник по кормопроизводству. М., 1985. 413 с.
7. Лесовосстановление на промышленных отвалах Пред-уралья и Южного Урала / А.А. Баталов, Н.А. Мартьянов, А.Ю. Кулагин и др. Уфа: БНЦ УрО АН СССР, 1989. 140 с.
8. Растительный покров Хакасии / А.В. Куминова, Ю.М. Маскаев, Г.А. Зверева и др. Новосибирск: Наука, 1976. 418 с.
ECOLOGY
UDC 622.882:631.618 © N.A. Ostapova, I.N. Evseeva, 2019
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 6, pp. 106-108 Title
BIOLOGICAL RECULTIVATION OF OVERBURDEN THE UPPER LEDGE ON THE DUMPS OF "CHERNOGORSKY" OPEN-PIT MINE
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041 -5790-2019-6-106-108
Authors
Ostapova N.A.1, Evseeva I.N.1
' "Scientific-Research Institute of Agrarian Problems of Khakassia" FSBI, Zelenoe village, 655132, Republic of Khakassia, Russian Federation
Authors' Information
Ostapova N.A., PhD (Engineering), Senior Researcher, tel.: +7 (39032) 2-5609, e-mail: niterlin@yandex.ru
Evseeva I.N., Engineer-Researcher, tel.: +7 (39032) 2-56-09, e-mail: evseei-rina@yandex.ru
Abstract
We investigated the properties of the upper Stripping ledge. The suitability of its use for biological reclamation is determined. It is recommended to use the upper overburden ledge as a root layer of the surface of the dumps. The results of three-year observations of perennial grasses on the blade with the application of the upper overburden are presented. A comparative analysis of the dependence of the above-ground phytomass and the total projective cover on the use of biopreparation and landforms.
Keywords
Echnogenic dump biological reclamation, Upper Stripping ledge, Form of relief, Root layer, Fertile breed, Potentially fertile layer, Topsoil, Productivity.
References
1. Lavrinenko A.T. & Morshnev E.A. Innovacionnye metody rekultivacii otvalov ugledobyvayushchih predpriyatiy v krioaridnyh usloviyah Sred-ney Sibiri [Innovative methods of re-cultivation of dumps of coal-mining enterprises in cryoarid conditions of Middle Siberia]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, No. 10, pp. 94-97. Available at: www.ugolinfo.ru/Free/102018. pdf (accessed 15.05.2019).
2. Lavrinenko A.T., Morshnev E.A., Safronova O.S., Evseeva I.N. et al. Metod-icheskie rekomendatsii "Rekultivatsiyazemel, narushennykh ugledobyvayush-himi predpriyatiyami Khakasii" [Methodical recommendations"Reclamation of lands disturbed by coal mining enterprises of the Republic of Khakassia"]. Novosibirsk, "Ocraina" Publ., 2016, 40 p.
3. Lavrinenko A.T. & Androkhanov V.A. Sposob formirovaniya korneobi-taemogo sloya poverkhnosti otvalov obrazovannykh otkrytoy razrabotkoy poleznykh iskopaemykh dlya biologicheskoy rekultivatsii [Method of forming root habitable layer on the surface of opencast coal mine dumps for biological recultivation]. Patent 2478165 4. Russian Federation, MPK E 21 C 41/32 (2006.01). Applicant and patente holder Lavrinenko A.T., Androkhanov V.A. No. 2011127273/03; application date 01.07.2011; publication date 27.03.2013, Bul. No. 9, 4 p.
4. Stifeev A.I. & Mukha D.V. Pochvoobrazovanie v tekhnogennyh landshaftah KMA [Soil formation in technogenic landscapes of the KMA]. Theses of the report of the III Congress Dokuchaiev society of soil scientists, 11-15 July 2000, Suzdal, Book 2. Moscow, 2000, pp. 301.
5. Kovalenko V.S., Artemiev V.B. & Opanasenko P.I. Zemlesberegayushchie i zemlevosproizvodyashchie tekhnologii na ugol'nyh razrezah [Semessersesy and zemleustroistvu technology in coal mines]. Moscow, Publishing house "Mining" "Cimmerian center" LLC, 2013, 440 p.
6. Spravochnikpokormoproizvodstvu [Guide to feed production]. Moscow, 1985, 413 p.
7. Batalov A.A., Martyanov N.A., Kulagin A.Yu. & Gruhin O.B. Lesovosstanov-lenie na promyshlennyh otvalah Preduralia i Yuzhnogo Urala [Reforestation of industrial waste dumps of the CIS-Urals and the southern Urals]. Ufa, Buryat scientific center, Ural branch of as USSR, 1989, 140 p.
8. Kuminova A.V., Zverev G.A., Maskaev Yu.M. et al. Rastitel'nyj pokrov Khakasii [Vegetation cover of the Khakassia Republic]. Novosibirsk, "Nauka" Publ., 1976, 422 p.
Acknowledgments
The studies were carried out with the financial support of the draft State Task No. 539-2 dated January 11, 2019.
108
ИЮНЬ, 2019, "УГОЛЬ"
