CC BY
22
Оригинальная статья
УДК 622.882:622.275.45(571.513) © А.Т. Лавриненко, Н.А. Остапова, О.С. Сафронова, Г.Н. Шаповаленко, И.Н. Евсеева, Е.А. Моршнев, 2020
Некоторые особенности флористического состава спланированных отвалов разреза «Черногорский» ООО «СУЭК-Хакасия»
DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-9-68-71
ЛАВРИНЕНКО А.Т.
Старший научный сотрудник, заведующий группой рекультивации земель ФГБНУ «НИИАП Хакасии», 655132, с. Зеленое, Республика Хакасия, Россия, e-mail: aleks@yandex.ru
ОСТАПОВА Н.А.
Канд. техн. наук,
старший научный сотрудник,
ФГБНУ «НИИАП Хакасии»,
655132, с. Зеленое, Республика Хакасия, Россия,
e-mail: niterlin@yandex.ru
САФРОНОВА О.С.
Младший научный сотрудник
ФГБНУ «НИИАП Хакасии»,
655132, с. Зеленое, Республика Хакасия, Россия,
e-mail: olya_egoshina@mail.ru
ШАПОВАЛЕНКО Г.Н.
Канд. техн. наук,
директор разреза «Черногорский» ООО «СУЭК-Хакасия», 655162, г. Черногорск, Россия, e-mail: ShapovalenkoGN@suek.ru
ЕВСЕЕВА И.Н.
Инженер-исследователь
ФГБНУ «НИИАП Хакасии»,
655132, с. Зеленое, Республика Хакасия, Россия,
e-mail: evseeirina@yandex.ru
МОРШНЕВ Е.А.
Инженер-исследователь
ФГБНУ «НИИАП Хакасии»,
655132, с. Зеленое, Республика Хакасия, Россия,
e-mail: morshnev86@mail.ru
В статье представлены результаты трехлетних наблюдений за структурой и продуктивностью фитоценозов на спланированных отвалах гребневых форм (общая площадь - 61 га) при естественном зарастании. В работе рассматриваются некоторые особенности видового состава, продуктивности и видового разнообразия растительных сообществ. Ключевые слова: вскрышные породные отвалы, естественное восстановление растительного покрова, продуктивность, Республика Хакасия. Для цитирования: Некоторые особенности флористического состава спланированных отвалов разреза «Черногорский» ООО «СУЭК-Хакасия» / А.Т. Лавриненко, Н.А. Остапова, О.С. Сафронова и др. // Уголь. 2020. № 9. С. 68-71. 001: 10.18796/0041-5790-2020-9-68-71.
ВВЕДЕНИЕ
Проведение работ по рекультивации нарушенных земель в степных засушливых районах Хакасии имеет свои особенности. Поверхность отвалов в этих районах характеризуется низкой влажностью, что вызвано недостаточным количеством осадков, высокими ветровыми и тепловыми нагрузками в весенне-летний период, бесснежными зимами [1]. Суровые климатические условия затормаживают процессы самовосстановления отвалов.
ФЛОРИСТИЧЕСКИЙ СОСТАВ
СПЛАНИРОВАННЫХ ОТВАЛОВ РАЗРЕЗА
Для сухостепных условий Хакасии ФГБНУ «НИИАП Хакасии» созданы, защищены патентами РФ и внедрены экологически и экономически обоснованные технологии рекультивации, прошедшие длительный период апробации на угледобывающих разрезах. В отличие от традиционных методов, техническую рекультивацию ведут в процессе отсыпки отвалов 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.
Растительный покров рекультивированных отвалов в ходе восстановления представляет собой совокупность сложных фитоценозов, в которых сочетаются сообщества рудеральных, сорных и зональных растений. Флористический состав и структура сообществ, формирующихся на отвалах, чрезвычайно разнообразны. Прежде всего это связано со специфичностью сформированных техногенных экотопов, обусловленных характером микро- и мезорельефа поверхности, возрастом отвалов и эндогенными сукцессионными процессами, мозаикой размещения и состава ПСП, а также режимом увлажнения [2]. Изучению формирования растительного покрова в процессе самозарастания вскрышных породных отвалов большое внимание уделяют и зарубежные исследователи [3, 4, 5, 6].
Объектом исследования послужил отвал № 3, по техногенному рельефу внешний платообразный. Территория отвала площадью 61 га представляет собой микрорельеф из гребней и впадин без нанесения ПСП, оставленных под самозарастание. Отсыпка вскрышных пород гребнями ориентировочно была произведена на этой площади в 2004-2005 гг. Гребни имеют серповидную форму, их длина около 40 м, расстояние между вершинами - 7 м, превышение над впадинами - 1,7-2,0 м.
Изучение самозарастания проводили на гребневых отвалах разреза «Черногорский» с 2014 по 2016 г. с использованием общепринятых методик [7, 8]. Для определения видового состава и продуктивности надземной фитомассы ежегодно в июле - начале августа в четырехкратной по-вторности проводили повидовые укосы. Геоботанические описания существующих группировок, сбор материала проводили по А.А. Корчагину, Е.М. Лавренко и А.Г. Воронову [9, 10], определение проективного покрытия - глазомерным способом в процентах, обилие видов - по шкале Друде.
Флористический состав гребневых форм отвала разреза «Черногорский» насчитывает 25 видов высших сосудистых растений, относящихся к 23 родам и 13 семействам.
Анализ флоры показал, что все виды можно отнести к трем экологическим группам: ксерофиты, мезоксерофиты, мезофиты. По числу видов выделяется группа мезофитов, на долю которой приходится 56% во всей флоре (табл. 1).
Таблица 1
Состав экологических групп во флористическом составе техногенного отвала № 3
Экологические Количество % от общего
группы видов количества видов
Ксерофиты 1 4
Мезоксерофиты 10 40
Мезофиты 14 56
Мезофиты представлены: Setaria viridis (L.) P. Beauv., Elytrigia repens (L.) Nevski, Convolvulus arvensis L., Linaria vulgaris Mill., Leonurus glaucescens Bunge, Sonchus arvensis L., Artemisia annua L. и др. Доля мезоксерофитов во флоре гребнистых форм отвалов составляет 40% (Calamagrostis epigeios (L.) Roth, Artemisia scoparia Waldst. & Kit., Heteropappus altaicus (Willd.) Novopokr., Amaran thus retroflexus L., Hordeum jubatum L. и др.).
На основании анализа биологических групп выяснилось, что флору отвалов гребнистых форм слагают следующие группы: деревья, кустарники, травянистые многолетники, одно-двулетники. Деревья представлены одним видом - Populus tremulaL, кустарники - видом Ulmuspumilaи. Основную группу видов составляют травянистые многолетники.
С целью выяснения приспособлений растительных организмов для удержания площади обитания и разрастания на данной территории был проведен анализ жизненных форм. Для их разделения мы использовали классификацию, предложенную Г.М. Зозулиным (табл. 2).
Таблица 2
Состав жизненных форм во флористическом составе техногенного отвала № 3
Жизненные формы | Гребневые формы |
Количество, шт. % от общего количества
Реддитивные 2 8
Рестативные 5 20
Иррумптивные 4 16
Вагативные 14 56
Общее число видов 25 100
Принцип разделения заключается в способности удерживать растениями площадь их обитания и способы распространения по ней, что, в общем, определяет сосуществование растений со своими соседями по фитоценозу. Выделено четыре типа жизненных форм: реддитивные - многолетники, не возобновляющиеся при уничтожении их надземных частей («уступающие»); рестативные многолетники, возобновляющиеся и «сопротивляющиеся» захвату площади другими особями; иррумптивные - многолетники, не только возобновляющиеся, но и имеющие органы вегетативного разрастания и размножения, «вторгающиеся», «захватывающие» территорию у других растений; вагативные однолетние или двусезонные виды, не удерживающие площадь и прорастающие каждый раз на новом месте, «кочующие» или «блуждающие».
Как показал анализ (см. табл. 2), в составе травостоя постоянных учетных площадок отвала № 3 разреза «Черногорский» отмечены реддитивные, рестативные, ирруптив-ные и вагативные типы жизненных форм. На исследуемых территориях идет интенсивное вселение вагативных, большей частью сорных, видов растений из семейств Asteraceae, Brassicaceae, Chenopodiaceae, размножающихся семенами - 56%. К процессу подключаются и рестативные виды, которые закрепляют за собой свободные площади, интенсивно разрастаясь и переводя сообщество во вторую стадию сукцессии - 20%.
Растительность на гребневых отвалах разреженная, бурьянистая, с преобладанием разнотравья. Общее проективное покрытие по профилю гребней распределяется следующим образом: впадина - 96%, склон северной экспозиции - 92%, склон южной экспозиции - 83%, вершина -22%. В среднем ОПП достигает 73,3%.
На протяжении трех лет исследований отмечено, что распределение травянистой растительности по профи-
лю гребней, то есть структура травостоя - вполне закономерное. Наибольшая сомкнутость травостоя и запасы фитомасы наблюдаются во впадинах и на склонах северной экспозиции, что обусловлено большим содержанием влаги в слое 0-20 см на этих элементах рельефа. Склоны южной экспозиции и особенно вершины отличаются разреженным обедненным травостоем.
Самые высокие показатели продуктивности отмечены во впадине (14,1 ц/га) и на склоне северной экспозиции (12,8 ц/га) (рис. 1).
Продуктивность сырой надземной фитомассы в 20142016 гг. колебалась в среднем от 49,2 до 89,4 ц/га, сухой - от 23,5 до 44,3 ц/га в зависимости от количества и времени выпадения осадков (рис. 2).
Самые высокие показатели продуктивности были получены в 2016 г. (в среднем 44,3 ц/га), что связано с боль-
шим количеством выпавших осадков в этот год. Высокие значения надземной фитомассы были отмечены и в сообществах при естественном зарастании спланированных вскрышных отвалов в лесостепи Кузнецкой котловины [11] и при зарастании отвалов Каа-Хемского угольного разреза в степной зоне Тувы [12].
Таким образом, высокие значения воздушно-сухой надземной фитомассы являются общими закономерностями пионерных сообществ, образующихся при зарастании вскрышных отвалов, расположенных в лесостепной, степной и сухостепной зонах Южной Сибири.
ВЫВОДЫ
Флористический состав спланированных отвалов гребневых форм обеднен и представлен 25 видами, относящимися к 13 семействам высших сосудистых растений. Наиболее многовидовыми оказались семейства Asteraceae, Роасеае.
По числу видов среди экологических групп выделяются мезофиты, на долю которых приходится более 50%; среди биологических групп - травянистые многолетники; среди жизненных форм - вагатив-ные растения.
Фитомасса пионерных сообществ на отвалах гребневых форм выше аналогичного показателя в ранее существовавших здесь мелкодерновинных злаковых степях. Самые высокие значения запасов биомассы в сообществах при естественном зарастании отмечены во впадине и на северном склоне, где созданы лучшие микроклиматические условия.
Рис. 1. Продуктивность надземной фитомассы на разных экспозициях гребневых форм рельефа
Fig. 1. Productivity of overground phytomass at various types of crested terrains
Рис. 2. Продуктивность надземной фитомассы на гребневых формах рельефа
в зависимости от года исследования
Fig. 2. Productivity of overground phytomass at various types
of crested terrains depending on the survey year
Список литературы
1. Лавриненко А.Т. Особенности рекультивации техногенно 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.
2. Ефимов Д.Ю., Шишикин А.С. Растительный покров рекультивированных отвалов угольных разрезов канской лесостепи. Наземные экосистемы. Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2014. С 190-195.
3. Hendrychova M. Reclamation success in post-mining landscapes in the Czech Republic: A review of pedological and biological studies // Journal of Landscape Studies. 2008. Vol. 1. Р. 63-78.
4. Technical reclamations are wasting the conservation potential of post-mining sites. A case study of black coal spoil dumps / R. Tropek,T. Kadlec, M. Hejda et al. // Ecological Engineering. 2012. Vol. 43. Р. 13-18.
5. Banaszek J., Leksy M. & Rahmonov O. The Role of Spontaneous Succession in Reclamation of Mining Waste Tip in Area of Ruda Sl^ska City / International Conference "Environmental Engineering", 10th International Conference "Environmental Engineering". Vilnius Gediminas Technical University Lithuania, 27-28 April 2017. DOI: 10.3846/ enviro.2017.098.
6. Vegetation and soil restoration in refuse dumps from open pit coal mines / H. Lei, Zh. Peng, H. Yigang, Zh. Yang // Ecological Engineering. 2016. Vol. 94. Р. 638-646.
7. Полевая геоботаника. Т. I-V. Л., 1959-1976.
8. Ценопопуляции растений (основные понятия и структура). М., 1976.
9. Корчагин А.А., Лавренко Е.М. Морфологическое строение растительных сообществ (синморфология) // Полевая геоботаника. 1976. Т. 5. С. 28-130.
10. Воронов А.Г. Геоботаника: учебное пособие для университетов и педагогических институтов. М.: Высшая школа, 1973. 384 с.
11. Ламанова Т.Г., Шеремет Н.В. Агрофитоценозы на отвалах в южной части Кузнецкой котловины. Новосибирск: Издательство «Офсет», 2010. 226 с.
12. Самбуу А.Д. Сукцессии растительных сообществ в травяных экосистемах Тувы: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Новосибирск, 2014. 32 с.
ECOLOGY
Original Paper
UDC 622.882:622.275.45(571.513) © A.T. Lavrinenko, N.A. Ostapova, O.S. Safronova, G.N. Shapovalenko, I.N. Evseeva, E.A. Morshnev, 2020 ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, № 9, pp. 68-71 DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-9-68-71
Title
SOME FEATURES OF THE FLORISTIC COMPOSITION OF THE PLANNED DUMPS OF "CHERNOGORSKY" OPEN-PIT MINE "SUEK-KHAKASSIA" LLC
Authors
Lavrinenko A.T.1, Ostapova N.A.1, Safronova O.S.1, Shapovalenko G.N.2, Evseeva I.N.1, Morshnev E.A.1
1 "Scientific-Research Institute of Agrarian Problems of Khakassia" FSBI, Zelenoe village, 655132, Republic of Khakassia, Russian Federation
2 "SUEK-Khakassia" LLC, Chernogorsk, 655162, Russian Federation
Authors' Information
Lavrinenko A.T., Senior Researcher, Head land reclamation group, e-mail: aleks@yandex.ru
Ostapova N.A., PhD (Engineering), Senior Researcher, e-mail: niterlin@yandex.ru
Safronova O.S., Junior Researcher, e-mail: olya_egoshina@mail.ru Shapovalenko G.N., PhD (Engineering), Director of "Chernogorsky" open-pit mine, e-mail: ShapovalenkoGN@suek.ru Evseeva I.N., Engineer-Researcher, e-mail: evseeirina@yandex.ru Morshnev E.A., Engineer-Researcher, e-mail: morshnev86@mail.ru
Abstract
The paper presents the results of 3-year observations of the structure and productivity of phytocenoses on planned dumps of ridge forms (total area of 61 ha) with natural overgrowth. The paper considers some features of the species composition, productivity, and species diversity of plant communities.
Keywords
Overburden rock dumps, Natural restoration of vegetation cover, Productivity, Republic of Khakassia.
References
1. Lavrinenko A.T. Features of reclamation of technogenic destroyed territories in arid regions of coal mining. "Natural and technogenic complexes: current state and prospects for recovery": Proceedings of the international scientific conference, June 13-18, 2016, Novosibirsk. Novosibirsk, Publishing House of SB RAS, 2016. pp. 125-133. (In Russ.).
2. Efimov D.Yu. & Shishikin A.S. Vegetation cover of reclaimed dumps of coal sections of the Kansk forest-steppe. Terrestrial ecosystem. Krasnoyarsk, Su-kachev Institute of forest SB RAS, 2014, pp. 190-195. (In Russ.).
3. Hendrychova M. Reclamation success in post-mining landscapes in the Czech Republic: A review of pedological and biological studies. Journal of Landscape Studies, 2008, Vol. 1, pp. 63-78.
4. Tropek R., Kadlec T., Hejda M. et al. Technical reclamations are wasting the conservation potential of post-mining sites. A case study of black coal spoil dumps. Ecological Engineering, 2012, Vol. 43, pp. 13-18.
5. Banaszek J., Leksy M. & Rahmonov O. The Role of Spontaneous Succession in Reclamation of Mining Waste Tip in Area of Ruda Slqska City. International Conference"Environmental Engineering", 10th International Conference"En-vironmental Engineering". Vilnius Gediminas Technical University Lithuania, 27-28 April 2017. DOI: 10.3846/enviro.2017.098.
6. Lei H., Peng Zh., Yigang H. & Yang Zh. Vegetation and soil restoration in refuse dumps from open-pit coal mines. Ecological Engineering, 2016, Vol. 94, pp. 638-646.
7. Field geobotany, Vol. I-V. Leningrad, 1959-1976. (In Russ.).
8. Plant coenopopulations (basic concepts and structure). Moscow, 1976. (In Russ.).
9. Korchagin A.A. & Lavrenko E.M. Morphological structure of plant communities (shinmontage). Field geobotany, 1976, Vol. 5, pp. 28-130. (In Russ.).
10. Voronov A.G. Geobotanika: Textbook for teachers and teachers I nstituton. Moscow, Higher school, 1973, 384 p. (In Russ.).
11. Lamanova T.G. & Sheremet N.V. Agrophytocenoses on dumps in the southern part of the Kuznetsk basin. Novosibirsk, Offset Publ., 2010, 226 p. (In Russ.).
12. Sambuu A.D. Succession of plant communities in Tuva's grass ecosystems. Doctor of Biological Sciences diss. Novosibirsk, 2014, 32 p. (In Russ.).
For citation
Lavrinenko A.T., Ostapova N.A., Safronova O.S., Shapovalenko G.N., Evseeva I.N. & Morshnev E.A. Some features of the floristic composition of the planned dumps of"Chernogorsky" open-pit mine"SUEK-Khakassia" LLC. Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, No. 9, pp. 68-71. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-57902020-9-68-71.
Paper info
Received February 25,2020 Reviewed March 14,2020 Accepted August 12,2020
