CC BY
31
Оригинальная статья
УДК 622.882:622271.45(571.513)631.43:504.062.4 © А.Т. Лавриненко, Н.А. Остапова, О.С. Сафронова, Г.Н. Шаповаленко, И.Н. Евсеева, Е.А. Моршнев, 2020
Опыт использования древесно-кустарниковых пород
для биологической рекультивации переуплотненных отвалов автомобильной отсыпки на разрезе «Черногорский» ООО «СУЭК-Хакасия»
■ DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-10-52-55 -
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
В статье представлены схемы закладки опытных насаждений древесно-кустарниковых пород на переуплотненных автомобильных отвалах разреза «Черногорский». Проведен учет приживаемости саженцев в зависимости от рельефа и покровной культуры. Подтверждена возможность эффективного использования навесного агрегата АКН-1,3 для биологической рекультивации переуплотненных автомобильных отвалов угледобывающих предприятий в засушливых условиях Хакасии. Ключевые слова: автомобильный отвал, биологическая рекультивация, лесохозяйственное направление, опытные насаждения, приживаемость, навесной агрегат, Республика Хакасия. Для цитирования: Опыт использования древесно-кустарниковых пород для биологической рекультивации переуплотненных отвалов автомобильной отсыпки на разрезе «Черногорский» ООО «СУЭК-Хакасия» / А.Т. Лавриненко, Н.А. Остапова, О.С. Сафронова и др. // Уголь. 2020. № 10. С. 52-55. 001: 10.18796/0041-5790-2020-10-52-55.
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
ВВЕДЕНИЕ
Одним из путей решения проблемы снижения вторичного загрязнения окружающей среды и восстановления биологической продуктивности техногенных ландшафтов выступает биологическая лесная рекультивация промышленных отвалов. Древесные растения характеризуются способностью накапливать отдельные элементы, что ограничивает их распространение и вторичное загрязнение прилегающих ландшафтов [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7].
Для успешного восстановления нарушенных ландшафтов необходимо использовать несколько видов древесных растений. Это связано с тем, что биологические особенности и различная, избирательная поглотительная и аккумулирующая способности древесных растений обеспечивают эффективную биологическую консервацию токсичных соединений отвальных грунтов. В целом при лесной рекультивации промышленных отвалов обеспечивается сокращение водно-ветровой эрозии отвальных грунтов, наблюдается аккумуляция в многолетних частях древесных растений ряда токсичных элементов и снижение уровня вторичного загрязнения прилегающих ландшафтов [8].
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЛЕСНАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТВАЛОВ
Учитывая низкое плодородие грунтов, образующих отвалы, для засушливых зон Средней Сибири наиболее эффективной является очаговая технология лесонасаждения саженцами, выращенными в контейнерах [9]. Сотрудниками ФГБНУ «НИИАП Хакасии» для биологической рекультивации плоских автомобильных отвалов предложено проводить щелевание навесным агрегатом АКН-1,3 [10] с бороздой на их поверхности для очагового посева и посадки адаптированных для региона трав и древесно-кустарниковых пород. По этой технологии в качестве посадочного материала следует использовать саженцы или сеянцы, растущие в специальных горшках-контейнерах (кассетах) с использованием биопрепарата «Байкал ЭМ-1». При пересадке на постоянное место такие саженцы вынимаются из контейнеров и высаживаются с комом земли, несущим заданный микробиологический комплекс благодаря чему их корневая система совершенно не повреждается, и саженцы значительно легче адаптируются к новым почвенным условиям (рис. 1).
Закладка опытных насаждений древесно-кустар-никовых пород проводилась на автомобильном отвале разреза «Черногорский». Выбор места посадки проводился с учетом рельефа местности и розы ветров. Подбор древесно-кустарниковых пород построен по зональному географическому принципу, с учетом биологической пригодности грунтов. Для данного исследования были выбраны три вида саженцев: сосна обыкновенная (PinussylvestrisL.), вяз приземистый (UlmuspumilaL.) и лиственница сибирская (LarixsibiricaLedeb.), которые были выращены по технологии в питомнике с закрытой корневой системой (см. рис. 1).
Посадку саженцев проводили в двух вариантах под покров многолетних трав (донник желтый (Melilôtus officinalis L.), люцерна гибридная (Medicago varia Martyn), костер безостый (Bromopsis inermis (Leyss.) Holub), ломкоко-лосник ситниковый (Psathyrostachys juncea (Fisch.) Nevski), смесь семян вышеперечисленных трав.
Вариант I - спланированная переуплотненная поверхность автомобильного отвала между щелями-бороздами в виде пяти учетных площадок по 100 м2 с посевами многолетних трав, под покров которых по схеме высажены саженцы древесно-кустарниковых пород (рис. 2).
Вариант II - на плоской поверхности автомобильного отвала проведено щелевание навесным агрегатом АКН-1,3 с нарезкой борозд на его поверхности, в полученные борозды по схеме высажены саженцы древесно-кустарниковых пород под покров многолетних трав (рис. 3).
После проведения учета приживаемости саженцев было отмечено, что неблагоприятные водно-физические свойства технозема на участке Варианта I отрицательно отразились на приживаемости саженцев (см. таблицу).
Как следует из таблицы, на участке Варианта I не было отмечено прижившихся саженцев древесно-кустарниковых пород. На участке Варианта II самая низкая приживаемость у саженцев Larix sibirica, высаженных под покров Medicago varia, самые высокие значения приживаемости отмечены у саженцев Ulmus pumila.
Рис. 1. Технология выращивания саженцев в контейнерах с закрытой корневой системой: 1,2 - посадки саженцев в питомнике с закрытой корневой системой; 3 - саженец Pinus sylvestris L. с комом земли, несущим заданный микробиологический комплекс Fig. 1. Containerized tree seedling technology: 1,2 - planting of tubed nursery stock; 3 - a seedling of Pinus sylvestris L. with a ball of earth, containing a specified microbiological complex
1 □ CD п □
a 1,7 м О о о
О □ О П О О
□ a □ a □ □
□ О a О a о
О п О □ О О
□ a □ о п □
a О о О о о
О □ О □ О О
□ a □ О CD □
I 1 Вяз
Сосна I I Лиственница
Условные обозначения:
1*1,7 м Расстояние между деревьями в рядах и муждурядьях
Рис. 2. Схема посадки древесных пород на переуплотненной выположенной поверхности
Fig. 2. Planting pattern of wood species on over consolidated flattened surface
Условные обозначения: [ I Вяз | | Лиственница Сосна
1 м Расстояние в метрах между деревьями в ряду
Рис. 3. Схема посадки древесных пород в щели-борозды Fig. 3. Planting pattern of wood species in fissures and furrows
Приживаемость саженцев древесно-кустарниковых пород на спланированном автомобильном отвале разреза «Черногорский»
Вариант II
Покровная культура Вариант I Количество прижившихся саженцев, шт.
1 Ulmus pumila 1 Pinus sylvestris | Larix sibirica |
Melilotus officinalis Прижившихся саженцев 52 26 31
Medicago varia не отмечено 32 28 20
Bromopsis inermis 46 36 42
Psathyrostachys juncea 30 37 30
Травосмесь 47 39 43
Среднее значение 41,4 33,2 33,2
Лучшие показатели приживаемости саженцев древесно-кустарниковых пород были отмечены при высадке в борозды под покров смеси многолетних трав (в среднем 71,7%, рис. 4).
Исследования лесопригодности породного автомобильного отвала выявили, что лучшие показатели приживаемости древесно-кустарниковых пород отмечены на участке Варианта II, самые неблагоприятные условия сложились на участке Варианта I.
ВЫВОДЫ
Проведенные институтом промышленные опыты подготовки поверхности валовых отвалов с посевом многолетних трав и посадкой древесно-кустарниковых пород подтверждают возможность эффективного использования навесного агрегата АКН-1,3 для биологической рекультивации переуплотненных автомобильных отвалов угледобывающих предприятий в засушливых условиях Хакасии.
Для засушливых зон Средней Сибири наиболее эффективной является очаговая технология лесонасаждения саженцами, выращенными в контейнерах.
Анализируя данные, можно сделать вывод, что самым устойчивым видом исследуемых древесно-кустарниковых пород является 1Лти$ ритНа, а лучшей покровной культурой для приживаемости саженцев - смесь многолетних трав, так как именно в этом варианте самые высокие показатели приживаемости хвойных пород, которые наиболее ценны для биологического восстановления нарушенных территорий.
Список литературы
1. Лукьянец А.И. Естественное лесовозобновление и опыт рекультивации на разработках месторождений песков Урала / Сборник: Проблемы создания защитных насаждений в условиях техногенных ландшафтов (Труды Института экологии растений и животных. Вып. 129). Свердловск, 1979. С. 119-120.
■ и I mu ь pu mi b □ Pi nub sylvestris ■ Larix sibihca
%
Рис. 4. Характеристика приживаемости древесно-кустарниковых пород на площадках Варианта II в зависимости от вида и покровной культуры Fig. 4. Survival ability characteristics of trees and shrubs at Option II sites depending on the species and cover crops
2. Моторина Л.В. Некоторые этапы рекультивации земель в Тульской области / Сборник статей: Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск: Наука, 1974. С 91-97.
3. 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.
4. Макеева Н.А., Неверова О.А. Обзор методов ускоренной рекультивации нарушенных угледобычей земель // Вестник КрасГАУ. 2016. № 8. С. 77-86.
5. Короткова Т.Н. Влияние экологических факторов на интродукцию древесно-кустарниковых видов в лесные насаждения на нарушенных горнодобывающей промышленностью территориях Донбасса // Вестник ВГУ. Серия: География, Геоэкология. 2011. № 1. С. 132-133.
6. Кулик А.В., Макаришина Ю.И. Лесорастительные условия рекультивированных породных отвалов угольных
шахт Донбасса // Известия Нижневолжского агроунивер-ситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2015. № 3 (39). С. 91-94.
7. Ермак Н.Б., Русин Е.В. Оценка жизненного состояния лесных насаждений рекультивированных участков отвалов предприятий угледобычи // Вестник Кемеровского государственного университета. 2010. № 1. С. 38-41.
8. Бурыкин А.М. Темпы почвообразования в техногенных ландшафтах в связи с их рекультивацией // Почвоведение. 1985. № 2. С. 81-93.
9. Способ выращивания древесно-кустарниковых пород для биологической рекультивации техногенных отвалов в
аридных условиях Республики Хакасии / А.Т. Лавриненко, Н.А. Остапова, О.С. Сафронова и др. // Уголь. 2018. № 11. С. 92-94. DOI: 10.18796/0041-5790-2018-11-92-94.
10. Пат. 2704853 РФ. МПК Е 21С41/32 (2019.02). Навесной агрегат для биологической рекультивации переуплотненных автомобильных отвалов угледобывающих предприятий / А.Т. Лавриненко; О.С. Сафронова; Е.А. Моршнев. Заявитель и патентообладатель ФГБНУ «Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии» (RU). № 2018105829/10. Заявл. 15-02-2018. Опубл. 31.10.2019. Бюл. № 23. 8 с.
ECOLOGY
Original Paper
UDC 622.882:622.271.45(571.513):631.43:504.062.4 © 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, № 10, pp. 52-55 DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2020-10-52-55
Title
EXPERIENCE IN USING TREE AND SHRUB SPECIES FOR BIOLOGICAL RECLAMATION
OF OVER-COMPACTED DUMPS OF AUTOMOBILE DUMPING AT THE "CHERNOGORSKY" OPEN-PIT MINE OF "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.'
' "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 schemes for laying experimental stands of tree and shrub species on over-compacted car dumps. We have taken into account the survival rate of seedlings depending on the terrain and cover culture. The possibility of effective use of the mounted AKN-1,3 unit for biological reclamation of over-compacted automobile dumps of coal mining enterprises in the arid conditions of Khakassia was confirmed.
Keywords
Automobile dump, Biological reclamation, Forestry direction, Experimental plantings, Survival rate, Mounted unit, Republic of Khakassia.
References
1. Lukyanets A.I. Natural reforestation and reclamation experience in the development of sand deposits in the Urals. Proceedings: Problems of creating protective plantings in the conditions of technogenic landscapes. Sverdlovsk, 1979, Institute of Plant and animal ecology, Vol. 129, pp. 119-120. (In Russ.).
2. Motorina L.V. Some stages of land reclamation in the Tula region. Collected papers: Problems of land reclamation in the USSR. Novosibirsk, Nauka Publ., 1974, pp. 91-97. (In Russ.).
3. Batalov A.A., Martianov N.A., Kulagin A.Yu. & Goryukhin O.B. Reforestation on industrial dumps of the pre-Urals and southern Urals. Ufa, BNC Ural Branch of the USSR Academy of Sciences, 1989, 140 p. (In Russ.).
4. Makeeva N.A. & Neverova O.A. Review of methods for accelerated reclamation of disturbed coal mining lands. Vestnik KrasGAU - Bulletin of KrasSAU, 2016, No. 8, pp. 77-86. (In Russ.).
5. Korotkova T.N. Influence of environmental factors on the introduction of tree and shrub species in forest plantations on the territories of Donbass dis-
turbed by the mining industry. Vestnik VGU- Bulletin VSU, Series: Geography, Geoecology, 2011, No. 1, pp. 132-133. (In Russ.).
6. Kulik A.V. & Makarishina Yu.I. Lesorastitelnye usloviya rekultivirovannyh porodnyh otvalov ugol'nyh shaht Donbassa [Forest conditions of reclaimed waste dumps of coal mines of Donbass]. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouni-versitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professionalnoe obrazovanie - News of the Lower Volga Agro-University Complex: science and higher professional education, 2015, No. 3 (39), pp. 91-94. (In Russ.).
7. Ermak N.B. & Rusin E.V. Assessment of the vital state of forest plantations of reclaimed areas of dumps of coal mining enterprises. Vestnik KemGU - Bulletin KemSU, 2010, No. 1, pp. 38-41. (In Russ.).
8. Burykin A.M. Rate of soil formation in technogenic landscapes in connection with their reclamation. Soil science, 1985, No. 2, pp. 81-93. (In Russ.).
9. Lavrinenko A.T., Ostapova N.A., Safronova O.S. & Evseeva I.N. A method of growing trees and shrub species for biological recultivation of technogenic dumps in the arid environment of the Republic of Khakassia. Ugol'- Russian Coal Journal, 2018, № 11, pp. 92-94. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-57902018-11-92-94.
10. Lavrinenko A.T., Safronova O.S. & Morshnev E.A. Navesnoy agregat dlya biologicheskoy rekultivacii pereuplotnennyh avtomobilnyh otvalov ugledo-byvayushchih predpriyatiy [Mounted unit for biological reclamation of re-compacted automobile dumps of coal mining enterprises]. Pat. No. 2704853 Russian Federation. MPK E 21C41/32 (2019.02). Applicant and patent holder of the "Scientific-Research Institute of Agrarian Problems of Khakassia" FSBI (RU), No. 2018105829/10, declared 15.02.2018, Publ. 31.10.2019, Bull. No.23, 8 p. (In Russ.).
For citation
Lavrinenko A.T., Ostapova N.A., Safronova O.S., Shapovalenko G.N., Evseeva I.N. & Morshnev E.A. Experience in using tree and shrub species for biological reclamation of over-compacted dumps of automobile dumping at the "Chernogorsky" open-pit mine of "SUEK-Khakassia" LLC. Ugol' - Russian Coal Journal, 2020, No. 10, pp. 52-55. (In Russ.). DOI: 10.18796/0041-57902020-10-52-55.
Paper info
Received March 24,2020 Reviewed April 15,2020 Accepted September 9,2020
