CC BY
32
УДК 622.85:622.882:504.062.4:631.48 © А.Т. Лавриненко, Н.А. Остапова, 2018
Изучение лимитирующих факторов биологической рекультивации на отвалах гребневой формы отсыпки угледобывающих
предприятий Хакасии
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-12-98-101 -
ЛАВРИНЕНКО Алексей Тимофеевич
Заведующий группой рекультивации земель ФГБНУ «Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии», 655132, с. Зеленое, Республика Хакасия, тел.: +7 (39032) 2-56-09, e-mail: [email protected]
ОСТАПОВА Наталья Анатольевна
Канд. техн. наук,
старший научный сотрудник
ФГБНУ «Научно-исследовательский институт
аграрных проблем Хакасии»,
655132, с. Зеленое, Республика Хакасия,
тел.: +7 (39032) 2-56-09,
e-mail: [email protected]
В результате проведенных исследований установлено, что основными факторами, лимитирующими процесс самозарастания гребневых форм рельефа, являются степень их расчлененности и литогенны/й состав. Оптимальны/е условия для развития вы/сшей растительности склады/ваются на частично вы/положенных и мелкогребневых формах, отсыпанных смесью потенциально плодородного слоя (ППС), плодородного слоя почвыI (ПСП) и вмещающих пород - углистых аргиллитов. Самы/е неблагоприятные условия создают крупногребневы/е формы, осложненны/е включением крупных камней и глыб, представленных самы/ми крепкими из вмещающих пород - песчаниками. Ключевые слова: рекультивация, лимитирующие факторы, формы микрорельефа, Республика Хакасия.
ВВЕДЕНИЕ
Горнодобывающая промышленность является одной из базовых отраслей экономики Республики Хакасия. Учитывая перспективность и актуальность угледобывающей отрасли для республики, необходимо понимать механизмы воздействия угледобычи на компоненты окружающей среды и формировать экологически ответственный подход в принятии решений [1].
Проведение работ по рекультивации нарушенных земель в степных, засушливых районах Хакасии имеет свои
особенности. Суровые климатические условия затормаживают процессы самовосстановления отвалов. Исследования на отвалах угольных разрезов в Сибири показывают, что продуктивность естественно возникающих фитоценозов низка и процесс самозарастания протекает медленно [2].
В свою очередь, применение технологий рекультивации по ГОСТам, как показала практика и многолетние научные исследования, также не решает проблемы ускоренного и эффективного возврата разрушенных территорий в хозяйственный оборот республики. Это напрямую связано с тем, что в районах разработки угольных месторождений Хакасии запасов плодородного слоя почвы чрезвычайно мало и при нанесении его на поверхность отвалов происходит иссушение рекультивированной поверхности, что приводит к деградации гумусового слоя и дефляции нанесенного корнеобитаемого горизонта [3].
Для выхода из сложившейся ситуации сотрудниками НИИ аграрных проблем Хакасии были созданы запатентованные технологии рекультивации [4, 5, 6, 7], прошедшие длительный период апробации на угледобывающих разрезах. Согласно данным разработкам техническую рекультивацию ведут в процессе отсыпки отвалов частично выположенной формы или созданием гребневых форм. Сущность данной технологии заключается в накоплении мелкозема и влаги в понижениях искусственно созданных форм микрорельефа на поверхности отвалов, что способствует созданию оптимальных по тепловым и влажностным параметрам агротехнических условий для биологической рекультивации [8]. В свою очередь на этапе биологической рекультивации осуществляется подбор особо устойчивого ассортимента семян многолетних трав и саженцев древесных и кустарниковых пород, адаптированных для региона, с целью создания очагов разрастания в этих понижениях с использованием биопрепаратов.
В последние годы проводился мониторинг развития растительного и почвенного покровов на частично выполо-женных и гребневых, в разной степени расчлененных формах рельефа. Основной смысл этих исследований заключается в том, чтобы найти и снять лимитирующий фактор, то есть понять, что именно на данной территории не дает полноценно развиваться процессам почвообразования и растениям [9].
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
РАСТИТЕЛЬНОСТИ И ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
НА РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАХ ОТСЫПКИ ОТВАЛОВ
В 2016-2017 гг. обследован внешний платообразный отвал 1990-х гг., на котором по степени расчлененности рельефа гребневой формы выделены следующие пробные площади: № 1 - частично выположенные, № 2 - мелкогребневые, № 3 - крупногребневые. В связи с неоднородностью рельефа и почвообразующих пород, техногенный ландшафт для доступности исследования делят на участки, относительно однородные по рельефу и составу пород, - так называемые геоморфологические участки или техногенные местообитания [10].
В предыдущие годы на каждом из участков были заложены и зафиксированы на местности пробные площади по 500 м2 каждая, типичные по рельефу и растительности. На частично выположенном рельефе точки отбора почвенных проб и, соответственно укосов фитомассы расположены на трех гипсометрическихуровнях: в верхней, средней и нижней частях склоновой поверхности либо равномерно по площади на ровной поверхности, на гребневом рельефе - на вершине, склонах двух экспозиций и во впадине.
Для территории характерна каменистость, на поверхности сохранились крупноглыбистые слабо выветрелые породы. Преобладает каменисто-щебнистый техногенный элювий песчаников, аргиллитов и алевролитов с примесью мелкозема, образовавшегося при выветривании пород.
Общее проективное покрытие растительности на частично выположенных участках достигает 100%, по профилю гребней это значение распределяется следующим образом: впадина - 100%, северный склон - 100%, южный склон - 50%, вершина - 9%. Растительность на гребневых отвалах разреженная, бурьянистая, с преобладанием разнотравья, большинство растений имеет высоту от 30 до 170 см. Фон создают Artemisia annua L. (Полынь однолетняя), Artemisia scoparia Waldst. & Kit. (Полынь ве-ничная), Leonurus glaucescens Bunge (Пустырник сизый), Chenopodium aristatum L. (Марь остистая). Всего на участке зафиксировано 18 видов.
На частично выровненном участке растения более низкие, чем на вышеописанном, а распределение их более равномерное. Значительно усиливается роль злаков по видовому составу и обилию. Из 19 представленных видов преимущество в покрытии отвала имеют Artemisia annua L. (Полынь однолетняя), Artemisia sieversiana Willd. (Полынь Сиверса), Calamagrostisepigeios L. (Вейник наземный), Hordeum jubatum L. (Ячмень гривастый), Erysimum cheiranthoides L. (Желтушник левкойный).
Биологическая продуктивность отражает биологический потенциал экосистем и характеризуется запасом фитомассы. Средние показатели продуктивности сырой надземной фитомассы в 2016-2017 гг. направленно уменьшаются от частично выположенных форм рельефа (47,1 и 47,9 ц/га) к мелкогребневым (46,4 и 47,3 ц/га) и далее к крупногребневым (43,2 и 44,7 ц/га). Причем распределение запасов фитомасс по профилю гребней подчиняется следующей закономерности: наибольшие их значения наблюдаются во впадинах и на склонах северной экспозиции. Склоны южной экспозиции и особенно вершины отличаются разреженным обедненным травостоем.
Содержание углерода в техногенных почвах на угольных отвалах различной формы отсыпки
Наименование пробы Содержание углерода в пробах почвогрунта, %
2016 г. 2017 г.
Участок № 1 (частично выположенный) 4,05 4,84
Участок № 2 (мелкие гребни): - впадина 4,21 5,64
- вершина 2,42 2,99
- южный склон 2,76 2,73
- северный склон 3,20 3,35
Участок № 2а (крупные гребни): - впадина 4,03 4,78
- вершина 1,92 2,52
- южный склон 2,25 2,59
- северный склон 3,32 3,04
Чем больше зеленой фитомассы, тем больше органического вещества продуцируется фитоценозом в единицу времени [11]. Особенно важно обратить внимание на способность почвы техногенного ландшафта накапливать биогенное органическое вещество [12] (см. таблицу).
Анализ результатов, полученных в ходе научных исследований, показал, что в верхней части техногенной толщи (0-20 см) происходит накопление органического вещества. Наибольшее его содержание обнаружено во впадинах технологических гребней и на частично выположенном участке, а наименьшее - на вершинах гребней и южном склоне. Причем распределение органического вещества по поверхности более равномерное на участке № 1, чем на гребневом рельефе. Также отмечается, что накопление мелкозема более интенсивно происходит во впадинах с гребнистой поверхностью, где значения выше в среднем в 1,3 раза по сравнению с частично выположен-ным участком.
ВЫВОДЫ
Таким образом, валовые отвалы горных пород, выполненные в виде гребней или частично выположенные, с нарезанными на их поверхности каналами собирают влагу и мелкозем в свои понижения и дают возможность ускорить процесс почвообразования и биофитоценоза без землева-ния поверхности плодородными или потенциально плодородными компонентами мелиорации.
С увеличением расчлененности гребневых форм рельефа, в том числе и их каменистости, и, как следствие, степени ксероморфизма [13] возрастает поверхность отвалов, свободная от травянистой растительности, что лимитирует процесс их самозарастания. Следовательно, одними из главных факторов, лимитирующих процесс самозарастания гребневых форм рельефа, являются степень их расчлененности и петрографический или литогенный состав.
Список литературы
1. Сборник инновационных решений по сохранению биоразнообразия для угледобывающего сектора. Кемерово, Новокузнецк: ИнЭкА, 2015. 208 с.
2. Трофимов С.С. Перспективы рекультивации земель, нарушенных промышленностью в Западной и Восточной
Сибири. В кн. Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск, 1974.
3. Лавриненко А.Т. Особенности рекультивации техно-генно разрушенных территорий в засушливых регионах угледобычи / Природно-техногенные комплексы: современное состояние и перспективы восстановления: Материалы международной научной конференции, 13-18 июня 2016 г. Новосибирск: Издательство СО РАН, 2016. С. 125-133.
4. Очаговый способ рекультивации горных отвалов / А.Т. Лавриненко: пат. № 2343286 Российская Федерация. МПК Е 21С 41/32 (2006.01). Заявитель и патентообладатель ГНУ Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии СО РАСХН № 2007117479/03; заявл. 10.05.2007; публ. 10.01.2009. Бюл. № 1. 4 с.
5. Способ формирования и подготовки внешних отвалов и карьерных выемок для биологической рекультивации / А.Т. Лавриненко: пат. 2359127 Российская Федерация. МПК Е 21 С 41/32 (2006.01). Заявитель и патентообладатель ГНУ Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии СО Россельхозакадемии (Ш). № 2007108870/03; заявл. 2007-03-09; опубл. 20.06.2009. Бюл. № 17. 5 с.
6. Способ формирования отвалов для технической рекультивации при открытой разработке карьеров / А.Т. Лавриненко: пат. № 2388912 Российская Федерация. МПК Е 21С 41/32 (2006.01). Заявитель и патентообладатель ГНУ Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии СО РАСХН № 2008131248/03; заявл. 28.07.2008; опубл. 10.05.2010. Бюл. № 13. 4 с.
7. Способ биологической рекультивации горных отвалов / Л.С. Галенковская, В.Н. Кудашов, А.Т. Лавриненко, Д.Д. Но-
вак, О.С. Сафронова, И.Н. Евсеева: пат. № 2498069 Российская Федерация. МПК E 21C 41/32 (2006.01). Заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии Россельхозакадемии (RU). № 2009103505/03; заявл. 02.02.2009; опубл.:10.11.2013. Бюл. № 31. 3 с.
8. Андроханов В.А., Лавриненко А.Т. Обоснование технологии создания и формирования корнеобитаемого слоя поверхности отвалов угледобывающих предприятий КАТЭКа для биологической рекультивации // Вестник Крас-ГАУ. 2013. № 4. С. 39-45. URL: http://www.kgau.ru/vestnik/ content/2013/4.13.pdf (дата обращения: 15.11.2018).
9. Андроханов В.А. Рекультивация: вкладываем деньги в дело или его видимость? // ЭКО-бюллетень ИнЭкА. 2007. № 3 (122). [Электронный ресурс]. URL: http://ineca. ru/?dr=bulletin/arhiv/0122&pg=014 (дата обращения: 15.11.2018).
10. Гаджиев И.М., Курачев В.М., Андроханов В.А. Стратегия и перспективы решения проблем рекультивации нарушенных земель. Новосибирск: ЦЭРИС, 2001.
11. Семенов В.М. Роль растительной биомассы в формировании активного пула органического вещества почвы // Почвоведение. 2004. № 11. С. 1350-1359.
12. Курачев В.М., Батурина В.Б. Темпы разложения растительных остатков в почвах техногенных ландшафтов // Сибирский экологический журнал. 2005. № 5. С. 789-793.
13. Андроханов В.А., Лавриненко А.Т. Ускорение процессов рекультивации техногенных ландшафтов на угольных предприятиях КАТЭКа и Хакасии // Уголь. 2012. № 7. C. 62-64. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/072012.pdf (дата обращения: 15.11.2018).
ECOLOGY
UDC 622.85:622.882:504.062.4:631.48 © A.T. Lavrinenko, N.A. Ostapova, 2018
ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2018, № 12, pp. 98-101 Title
THE STUDY OF LIMITING FACTORS OF BIOLOGICAL RECLAMATION ON DUMPS RIDGE FORM FILLING COAL MINES KHAKASSIA
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-12-98-101
Authors
Lavrinenko A.T.1, Ostapova N.A.1
' "Scientific-Research Institute of Agrarian Problems of Khakassia" FSBI, Zelenoe village, 655132, Republic of Khakassia, Russian Federation
Authors' Information
Lavrinenko A.T., Manager Group of recultivation lands, tel.: +7 (39032) 2-56-09, e-mail: [email protected] Ostapova N.A., PhD (Engineering), Senior Researcher, tel.: +7 (39032) 2-56-09, e-mail: [email protected]
Abstract
As a result of the research it was found that the main factors limiting the process of self-growth of the ridge forms of relief is the degree of their dismemberment and lithogenic composition. The optimal conditions for the development of higher vegetation are formed on partially laid out and fine - ridge forms, sprinkled with a mixture of potentially fertile layer (PPP), fertile soil layer (PSP) and host rocks-carbonaceous mudstones. The most unfavorable conditions create large comb forms, complicated by the inclusion of large stones and boulders, represented by the strongest of the host rocks sandstones.
Keywords
Reclamation, Limiting factors, Forms of microrelief, Republic of Khakassia.
References
1. Sbornik innovatsionnykh reshenij po sokhraneniyu bioraznoobraziya dlya ugledobyvayushhego sektora [Collection of innovative solutions for biodiversity conservation for the coal mining sector]. Kemerovo, Novokuznetsk, InEcA Publ., 2015, 208 p.
2. Trofimov S.S. Perspektivy rekul'tivatsii zemel, narushennykh promyshlennost'yu vZapadnoj i VostochnojSibiri [Prospects of recultivation of lands disturbed by industry in Western and Eastern Siberia. Problems of land recultivation in the USSR]. Novosibirsk, 1974.
3. Lavrinenko A.T. Osobennosti rekul'tivatsii tekhnogenno razrushennykh ter-ritorij vzasushlivykh regionakh ugledobychi. Prirodno-tekhnogennye kom-pleksy: sovremennoe sostoyanie i perspektivy vosstanovleniya [Features of recultivation of technogenically destroyed territories in arid regions of coal mining. Natural and man-made complexes: current state and prospects of recovery]. Proceedings of the international scientific conference, June 13-18, 2016. Novosibirsk, Publishing house of SB RAS, 2016, pp. 125-133.
4. Lavrinenko A.T. Ochagovyj sposob rekul'tivatsii gornykh otvalov [Focal method of reclamation of mountain dumps]. Patent No. 2343286 Russian Federation. IPC E21C41/32 (2006.01). Applicant and patentee of GNU research
Institute of agrarian problems of Khakasia, SB RAAS (RU), No. 2007108870/03; declared. 10.05.2007; publ. 10.01.2009, Bul. No.1, 4 p.
5. Lavrinenko A.T. Sposob formirovaniya i podgotovki vneshnikh otvalov i kar'ernykh vyemok dlya biologicheskoj rekul'tivatsii [Method of formation and preparation of external dumps and quarry pits for biological reclamation]. Patent No. 2359127 Russian Federation. MPK E 21 C 41/32 (2006.01). The applicant and the patent holder of the GNU research Institute of agrarian problems of Khakassia with the Russian agricultural Academy (RU), No. 2007108870/03; application. 2007-03-09; publ. 20.06.2009. Bul. No. 17, 5 p.
6. Lavrinenko A.T. Sposob formirovaniya otvalov dlya tekhnicheskoj rekul'tivatsii pri otkrytojrazrabotke kar'erov [Method of formation of dumps for technical reclamation in open pit mining]. Patent No. 2388912 Russian Federation. IPC E21C41/32 (2006.01). Applicant and patentee of GNU research Institute of agrarian problems of Khakasia, SB RAAS (RU), No. 2007108870/03; declared. 28.07.2008; publ. 10.05.2010. Bul. No. 13, 4 p.
7. Galenkovskaya L.S., Kudashov V.N., Lavrinenko A.T., Novak D.D., Safronova O.S., Evseeva I.N. Sposob biologicheskoj rekul'tivatsii gornykh otvalov [Method of biological reclamation of mining dumps]. Patent No. 2498069 Russian Federation. IPC E21C41/32 (2006.01). The applicant and the patent holder State scientific institution Research Institute of agrarian problems of Khakassia of the Russian agricultural Academy (RU). No. 2007108870/03; declared. 02.02.2009; publ.:10.11.2013. Bul. No. 31, 3 p.
8. Androkhanov V.A. & Lavrinenko A.T. Obosnovanie tekhnologii sozdaniya i formirovaniya korneobitaemogo sloya poverkhnosti otvalov ugledobyvay-ushhikh predpriyatij KATEHKa dlya biologicheskoj rekul'tivatsii [Justification
of technology of creation and formation of a korneobitayemy layer of a surface of dumps of coal-mining enterprises KATEK for biological recultivation]. Vestnik KRASGAU - Bulletin of KRASGAU, 2013, No. 4, pp. 39-45. Available at: http://www.kgau.ru/vestnik/content/2013Z4.13.pdf (accessed 15.11.2018).
9. Androkhanov V.A. Rekul'tivatsiya: vkladyvaem den'gi v delo ili ego vidi-most'? [Recultivation: we invest money in business or its visibility?]. ECO-Bulletin InEcA, 2007, No. 3 (122). Available at: http://ineca.ru/?dr=bulletin/ arhiv/0122&pg=014 (accessed 15.11.2018).
10. Gadzhiev I .M., Kurachev V.M. & Androkhanov V.A. Strategiya i perspektivy resh-eniyaproblem rekul'tivatsiinarushennykhzemel' [Strategy and prospects of solving the problems of reclamation of disturbed lands]. Novosibirsk, CERES Publ., 2001.
11. Semenov V.M. Rol' rastitel'noj biomassy v formirovanii aktivnogo pula organicheskogo veshhestva pochvy [Role of plant biomass in the formation of the active pool of soil organic matter]. Pochvovedenie - Soil Science, 2004, No. 11, pp. 1350-1359.
12. Kurachev V.M. & Baturina V.B. Tempy razlozheniya rastitel'nykh ostatkov v pochvakh tekhnogennykh landshaftov [Rates of decomposition of plant residues in soils of technogenic landscapes/ Sibirskij EhkologicheskijZhurnal -Siberian Ecological Journal, 2005, No. 5, pp. 789-793.
13. Androkhanov V.A. & Lavrinenko A.T. Uskorenie protsessov rekul'tivatsii tekhnogennykh landshaftov na ugol'nykh predpriyatiyakh KATEKa i Khakasii [Acceleration of processes of recultivation of technogenic landscapes at the coal enterprises of KATEK and Khakassia]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2012, No. 7, pp. 62-64. Available at: http://www.ugolinfo.ru/Free/072012.pdf (accessed 15.11.2018).
СУЭК стала победителем Национальной премии в области импортозамещения «Приоритет-2018»
19 ноября 2018 г. в Москве прошла торжественная церемония объявления победителей Национальной премии в области импортозамещения «Приоритет-2018», состоявшаяся в Общественной Палате РФ. В соответствии с решением конкурсной комиссии АО «СУЭК» признано победителем Премии в номинации «приоритет-ТЭК».
Награда вручена компании за комплекс проектов в области импортозамещения. В частности, был отмечен выпуск центробежного горизонтального шламового насоса (НЦГШ) в ООО «Бородинский ремонтно-механический завод», предназначенного для перекачивания нейтральных гидросмесей. Два насоса из модельного ряда - НЦГШ-750/40 и НЦГШ-800/40 - были отмечены бронзовыми медалями Международной специализированной выставки «Уголь России и Майнинг». Насосы производства ООО «Бородинский РМЗ» на 30% дешевле импортных аналогов - шламовых насосов WARMAN, METSO. Среди других проектов СУЭК в рамках импортозамещения - модернизация энергоснабжения и схем управления экскаватора SRsК-4000, перегружателя УГ-132 и отвалообразо-вателя ARsK-8800; ковши для всех типов экскаваторов зарубежных производителей; автоматизированная система контроля, учета и управления работой горно-транспортного оборудования; дробильно-фрезерная машина; на-
СУЭК
СИБИРСКАЯ УГОЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ КОМПАНИЯ
почвенная зубчатая дорога; производство ленточных конвейеров, трансформаторных подстанций, взрывозащищен-ных электродвигателей, магнитных станций, высоковольтных ячеек типа РНР1/ РНР1 и многое другое.
Национальная премия «Приоритет» поддерживает развитие проектов в области импортозамещения, повышения уровня информированности об успехах в этой области, проводится при поддержке комитетов Государственной Думы ФС РФ, Минпромторга, Минсельхо-за, Минэнерго, Минкомсвязи, ФАС, «Деловой России», ТПП РФ, РСПП.
