авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК • УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

БОТАНИЧЕСКИЙ САД

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

им. А. М. ГОРЬКОГО

А. К. МАХНЕВ, Т. С. ЧИБРИК, М. Р. ТРУБИНА,

Н. В. ЛУКИНА, Н. Э. ГЕБЕЛЬ, А. А. ТЕРИН,

Ю. И. ЕЛОВИКОВ, Н. В. ТОПОРКОВ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

И МЕТОДЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ

РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗОЛООТВАЛОВ

ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

НА УРАЛЕ ЕКАТЕРИНБУРГ 2002 УДК 502.654: 581.6 Махнев А. К., Чибрик Т. С., Трубина М. Р., Лукина Н. В., Гебель Н. Э„ Терин А. А., Еловиков Ю. И., Топорков Н. В. Экологические основы и методы биологической рекультивации золоотвалов тепловых электростанций на Ура ле. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. ISBN 5—7691—1267—0.

В монографии дана оценка имеющегося опыта биологической рекультива ции золоотвалов в России и зарубежных странах.

Представлены результаты исследований по формированию фитоценозов в процессе самозарастания и при биологической рекультивации на золоотвалах, расположенных в разных зонально-климатических условиях. Дана характерис тика динамики восстановления фиторазнообразия на золоотвалах в течение 25—30 лет, микосимбиотрофизма формирующихся травянистых фитоценозов, структуры ценопопуляций некоторых видов — доминантов процесса самозара стания.

Отражены результаты экспериментальных и производственных работ по биологической рекультивации золоотвала Рефтинской ГРЭС, в том числе по таким вопросам, как разработка комплексного сельскохозяйственно-лесного направления биологической рекультивации золоотвалов, дана оценка состоя ния роста, развития древесных и травянистых растений, произрастающих в культурфитоценозах, созданных на золоотвале, а также биопродуктивности и содержания тяжелых металлов и других токсикантов. Отмечены некоторые физиологические особенности древесных растений, в частности содержание хлорофилла.

Книга адресована ботаникам, экологам и специалистам по биологической рекультивации.

Ответственные редакторы доктор биологических наук, академик РЭА А. К. Махнев;

кандидат биологических наук Т. С. Чибрик Рецензенты доктор биологических наук, профессор С. Г. Шиятов, кандидат биологических наук Н. Н. Никонова Исследование выполнено при поддержке грантов РФФИ "Урал" № 01 04—96426, № 01—04—96418.

ISBN 5—7691—1267—0 © Ботанический сад УрО РАН, 2002 г.

33(021 © Уральский государственный М ятт ^ 100Я БО университет, 2002 г.

8П6(03)1998 © Авторы, 2002 г.

ВВЕДЕНИЕ Большая часть современных неоландшафтов представлена техногенными ландшафтами (Колесников, Пикалова, 1974), со зданными и существующими в результате реконструктивных и разрушающих воздействий на биосферу средств, сил и орудий современной техники.

Население земного шара уже в настоящее время практичес ки живет в окружении техногенных ландшафтов, которые ши роко используются для нужд рекреации и массового кратковре менного туризма, особенно в пригородных зонах. Свойственные им измененные биотические системы и сложные инженерно технические структуры создают постоянную среду жизни людей.

Но большинство техногенных ландшафтов в теперешнем их со стоянии явно неблагоприятны или опасны для здоровья челове ка. Кроме того, техногенные ландшафты из-за низкой биологи ческой продуктивности и специфических биофизических и био химических свойств образуют своеобразные провалы и барьеры на путях планетарной миграции веществ и энергии. Они искажа ют нормальный ход всех фундаментальных процессов, протека ющих в биосфере, в том числе биологический круговорот азота, газовый режим атмосферы, снижают их интенсивность.

В границах современных техногенных ландшафтов отноше ния между структурами техносферы и биосферы в той или иной степени антагонистичны, возможности их гармоничного сущест вования ограничены и должным образом не используются.

Характерной чертой техногенных ландшафтов является на рушение целостности и сплошности "пленки жизни" в биосфере (Вернадский, 1965), вплоть до полного уничтожения почвенного и растительного покровов в результате деятельности человека, сравнимой по значимости с геологическими процессами. Среди техногенных ландшафтов особое место по своему отрицатель ному воздействию на естественные природные комплексы и на здоровье человека занимают промышленные отвалы, в том чис ле золоотвалы тепловых электростанций, имеющие по площади далеко не первое место, однако по степени влияния на природ ный комплекс при определенных условиях они стоят в ряду наи более опасных. Тем более, что золоотвалы, как правило, распо лагаются в районах крупных промышленных центров, где эко логическая ситуация сама по себе неблагоприятна. Как известно, опасность золоотвалов прежде всего связана с пылением и филь трацией жидкой фазы в окружающую среду. Поэтому до сих пор основное внимание в процессе эксплуатации и консервации (ре культивации) золоотвалов уделялось пылеподавлению, способы которого весьма разнообразны — от периодического орошения сухих пляжей или орошения поверхности зольного поля закреп ляющими химикатами (коркообразования) до закрепления по верхности золоотвала почвогрунтом с последующим его залуже нием. Между тем дальнейшая судьба мелиорированных или ре культивированных таким образом золоотвалов в социальном (природоохранном) и эколого-экономическом отношениях оста ется в значительной степени неопределенной и непредсказуе мой. Связано это прежде всего с тем, что первоначально создан ные культурфитоценозы из-за отсутствия строго регламентиро ванного хозяйственного воздействия в засушливых зонах рано или поздно деградируют, а в таежной зоне частично трансфор мируются в малоценные низкобонитетные мелколиственные ас социации. Кроме того, в случае использования залуженных зо лоотвалов для получения кормов для сельскохозяйственных жи вотных возникает проблема целесообразности применения их с этой целью в связи с возможным высоким уровнем содержания тяжелых металлов и других токсикантов.

Закономерно возникает вопрос о необходимости разработки экологических основ и принципиально новых методов биологи ческой рекультивации золоотвалов. В результате предваритель ного анализа уже существующих методов и продолжительных экспериментальных работ было установлено, что в условиях Среднего Урала одним из эффективных направлений биологи ческой рекультивации золоотвалов может быть комбинирован ная сельскохозяйственно-лесная рекультивация, направленная в конечном счете на восстановление на бывших лесных площадях культурдендроценозов лесохозяйственного или частично сани тарно-гигиенического назначения.

В целом в книге последовательно рассматриваются такие во просы как история и современное состояние проблемы биологиче ской рекультивации золоотвалов, а также в сравнительном плане анализируется процесс их самозарастания и трансформация куль турфитоценозов в разных зонально-климатических условиях.

Одновременно приводятся материалы, характеризующие гео химическую обстановку на золоотвале и в его окрестностях по комплексу показателей, включая такие компоненты среды, как снеговой покров, почвогрунты и зольный субстрат, а также ат мосферный воздух. Кроме того, приведена оценка микроклима тических условий. Особое внимание уделяется оценке состояния, роста и развития растений в культурфито(дендро)ценозах, со зданных в экспериментальном и промышленном порядке на пло щади более 150 га, а также определению содержания макро- и микроэлементов в массе растений, культивируемых на золоотва ле на разном агрохимическом фоне. При этом дана оценка эф фективности использования в качестве органического удобре ния сырого (свежего) птичьего помета в сравнении с традицион ными неорганическими удобрениями (NPK).

1. ИСТОРИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРОБЛЕМЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗОЛООТВАЛОВ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 1.1. Исследования по биологической рекультивации золоотвалов на Урале Исследования по проблеме биологической рекультивации золоотвалов тепловых электростанций начаты В. В. Тарчевским в 1959 г., который при кафедре ботаники Уральского универси тета организовал хозрасчетную лабораторию промышленной ботаники и при поддержке "Свердловэнерго" и непосредственно производственных организаций начал цикл опытных исследова ний по разработке способов и методов покрытия растительнос тью шлаконаливных полей (золоотвалов) тепловых электро станций на базе Березниковской и Красногорской ТЭЦ, Нижне туринской ГРЭС. Примерно к этому периоду относится начало серии работ Б. Я. Сигалова, 1954 (Главный ботанический сад АН СССР, г. Москва), которые, к сожалению, не получили широко го развития (Сигалов, Маликов, 1959).

В развитии исследовательских работ на золоотвалах в Ураль ском университете довольно четко прослеживается несколько эта пов. Десятилетие 60-х гг. характеризуется широким развертывани ем опытно-производственных посадок и посевов с целью отработ ки технологии создания растительного покрова на базовых золо отвалах и подбора ассортимента видов для этих целей. Всего испы тано свыше 15 видов деревьев и кустарников (11 видов рекомендо вано к использованию) и более 250 видов травянистых растений, из которых признано пригодными 19 видов хозяйственно ценных рас тений (преимущественно многолетних трав). Эти работы послужи ли основой для разработки рекомендаций по озеленению золоот валов тепловых электростанций Урала (Опыт закрытия расти тельностью шлаконаливных полей (золоотвалов)..., 1962;

Озеле нение золоотвалов тепловых электростанций Урала, 1964).

В этот период подобран ассортимент многолетних трав, пер спективных для использования при озеленении золоотвалов, а на экспериментальных посевах и в вегетационных опытах (Шу бин, 1964а, 1969, 1970а и др.) подробно изучены их рост и разви тие. Полученные результаты нашли отражение в публикациях В. В. Тарчевского (1964а, б, в), Ф. М. Шубина (19646), Г. М. Вла совой-Пикаловой (1964а, б;

1966;

1968;

1970а, б), С. Я. Беспро званой-Левит (1964а, б, в;

1970а, б), М. В. Хамидулиной-Пасын ковой (1964а, б;

1970а, б, в;

1974;

1980;

1981). В исследованиях этих лет большое внимание уделялось изучению взаимоотноше ний растений в специфических эдафических условиях золоотва лов (Тарчевский, 1965;

1966а, б;

1970а, б), были начаты работы, связанные с исследованием процессов самозарастания зольного субстрата. В этот период проведены исследования альгофлоры золоотвалов (Тарчевский, Штина, 1966;

1967) и микробиологи ческих свойств золы (Фирсова, Кулай, 1966).

Теоретическим итогом этого периода явилась защита доктор ской (Тарчевский, 1967) и двух кандидатских диссертаций (Пикало ва, 1968;

Шубин, 19706). Практически по разработанным рекомен дациям была осуществлена частичная рекультивация ряда золоот валов (Красногорской ТЭЦ, Серовской ГРЭС, Нижнетуринской ГРЭС, Южноуральской ГРЭС и др.) на площади 210 га.

В 70-х гг. исследования продолжены по начатой тематике.

Была осуществлена серия работ по росту и развитию пионерных растений на золоотвалах и проявлению аллелопатической ак тивности семян и проростков при выращивании их на зольном субстрате (Серая, 1976, 1979, 1981;

Серая, Комов, 1974;

Серая, Шубин, 1976;

Серая, Пикалова, 1978). В этот период под руко водством чл.-корр. АН СССР Б. П. Колесникова группой со трудников и студентов проведена инвентаризация растительнос ти золоотвалов тепловых электростанций Урала и центральной части Восточно-Европейской равнины. На Урале изучались опытные и производственные культурфитоценозы, созданные в 1959—1968 гг. на золоотвалах, расположенных в разных зональ но-географических районах Урала, в частности в пределах таеж ной (Серовский, Нижнетуринский, Верхнетагильский, Березни ковский золоотвалы) и лесостепной (Южноуральский, Красно горский золоотвалы) зон. Это позволило выявить некоторые за кономерности формирования растительного покрова на золоот валах Урала (Пикалова, Серая, Пасынкова и др., 1974), которые сводились к следующему:

— процесс естественного самозарастания на "чистой" золе очень замедлен;

— созданные культурфитоценозы стимулируют и ускоряют этот процесс, но неустойчивы, наблюдается быстрое выпадение и изреживание ряда высеянных культур и энергичное внедрение представителей дикорастущей флоры;

— интенсивность и направленность сукцессии культурфито ценозов зависят от зонально-географических условий золоотва ла: в таежной зоне они эволюционируют в сторону формирова ния вейниковых зарослей и щучковых луговых сообществ и уси ления роли деревьев и кустарников, т. е. сукцессионные процес сы идут в направлении формирования луговых и лугово-лесных сообществ зонального типа;

— производительность культурфитоценозов приближается и даже превышает массу надземных органов травостоя естествен ных луговых угодий, в структуре общей фитомассы подземные органы преобладают;

— создание культурфитоценозов на золоотвалах, даже без последующего ухода, обеспечивает надежное и быстрое форми рование относительно высоко производительных растительных сообществ, имеющих хозяйственное и санитарно-гигиеническое значение.

В других регионах инвентаризация растительности проведе на в центральной части Восточно-Европейской равнины СССР (золоотвалы двух Кировских, Ленинградской, Новомосковской, Алексинской, Черепецкой, Зуевской, Старобешевской тепло вых станций) и в Казахстане (Карагандинская), изучалась струк тура и производительность растительных сообществ (Пикалова, Серая, Никулина, 1976). Подробно проанализированы эти пока затели для золоотвалов Новомосковской ГРЭС (г. Новомос ковск, Тульской обл.), Старобешевской ГРЭС (пос. Старобеше во, Донецкой обл.), Алексинской ТЭЦ (г. Алексин, Тульской обл.), Черепецкой ГРЭС (г. Суворов, Тульской обл.). Данные по остальным золоотвалам использовались для уточнения общих выводов. Полученные результаты в целом подтвердили ранее сделанные выводы (Пикалова, Серая, Пасынкова и др., 1974) и в еще большей степени выявили необходимость учета зонально климатических условий при разработке способов биологической рекультивации золоотвалов. Таким образом, в основном был обобщен опыт биологической рекультивации золоотвалов теп ловых электростанций в СССР, что послужило основой для раз работки второго варианта Инструкции по их биологической ре культивации, переданной Главному техническому управлению Министерства энергетики и электрификации СССР в 1973 г. В результате для практического использования на тепловых элек тростанциях было опубликовано Информационное письмо № 1—79 "Постоянное закрепление поверхностей золошлакоот валов тепловых электростанций" (1979), которое на ВДНХ СССР было отмечено бронзовой медалью.

В этот период Г. И. Махониной (1976) проведены первые ра боты по изучению начальных этапов почвообразования на золо отвалах, по разработке методов определения подвижных форм фосфора в золе (Махонина, Стецюра, 1976), по минеральному составу растений, выросших на золоотвалах тепловых электро станций Урала (Махонина, Ахметьянова, 1979).

С начала 1980-х гг. и по настоящее время на стационарной ос нове на золоотвалах Верхнетагильской и Южноуральской ГРЭС ведутся исследования сукцессионных процессов фитоценозов, воз никших при самозарастании, и культурфитоценозов, созданных при биологической рекультивации. Изучаются ценопопуляции ви дов-доминантов (Чибрик, 19976). Большое внимание уделяется ди намике формирования парциальных флор (восстановлению фито разнообразия) этих золоотвалов, изучению содержания тяжелых металлов в системе "субстрат—растение" (качество получаемой с золоотвалов фитомассы). Определенный интерес представляют результаты исследований по микосимбиотрофизму формирую щихся фитоценозов. Частично полученные результаты опублико ваны (Чибрик, Кравченко, 1990;

Чибрик, Елькин, 1991;

Чибрик, 1997а, б;

Веселкин, 1996,1997;

Лукина, 1997;

и др.), а в обобщенном виде представлены в данной монографии (гл. 3).

По результатам научных исследований, выполненных в Ураль ском университете, связанных с биологической рекультивацией золоотвалов тепловых электростанций, опубликовано более работ (Биологическая рекультивация..., 2000). Известные нам публикации по золоотвалам других авторов немногочисленны (Панин, Ковалев, 1970;

Прозорова, 1988), что, возможно, связано с трудностью их поиска в малотиражных изданиях.

1.2. Оценка опыта биологической рекультивации золоотвалов тепловых электростанций Золоотвалы тепловых электростанций являются своеобраз ными экотопами, субстрат которых мало пригоден для произра стания растений, т. е. для биологической рекультивации. По классификации Б. П. Колесникова (Колесников, Пикалова, 1974) золоотвалы могут быть отнесены к семейству А — отва лам, образованным минеральными грунтами, классу II — отва лам, сложенным породами и рудами, подвергнутыми частичной или полной переработке, группе "б" — бедным по обеспеченно сти доступными элементами питания для растений, прежде всего азотом. Золоотвалы относятся в большинстве к типу отвалов, пригодных для биологической рекультивации после улучшения (рис. 1.1).

Преодоление неблагоприятных свойств для возделывания растений на золоотвалах производится, как правило, двумя путя ми: улучшением свойств субстрата до уровня пригодного для био логической рекультивации и подбором ассортимента видов, то лерантных к комплексу экологических условий золоотвала. Ча ще всего используются оба пути одновременно, т. е. производит ся улучшение свойств субстрата доступными для предприятия способами и подбирается ассортимент видов, разрабатывается технология их использования в условиях золоотвала. В том и другом случае мероприятия зависят от целей фитомелиорации.

На золоотвале практикуются следующие мероприятия.

1. Создание растительного покрова санитарно-гигиеническо го или декоративно-озеленительного назначения. Предусматри вается простая консервация растительностью поверхности золо отвала для прекращения их пыления (дефляции) и частично вод ной эрозии.

2. Создание продуктивного растительного покрова хозяйст венного назначения, чаще всего сенокосных и сенокосно-паст бищных угодий.

Независимо от цели, с которой создается растительный по кров, во всех случаях обязательно улучшение свойств золы как субстрата для произрастания растений.

В обобщенном виде можно утверждать, что рекомендуются и используются следующие способы улучшения золы:

— внесение полного минерального удобрения с последующи ми ежегодными подкормками растений;

— покрытие золоотвалов органическим материалом (торф, обезвреженный ил очистных сооружений и др.), почвой или по тенциально плодородным грунтом (наиболее подходят для этих целей четвертичные суглинки);

— полив золоотвалов сточными водами, прошедшими через очистные сооружения.

Я О (Ц и *иа га&Sо X S И В" я,« § '» я шS и:

IS?

5- g * аю яо "в ик 3S §&& ЕС Я о u a « s Ч sr Ь В, с ё 5.

«II ю со !о « 1 °ч 1 fc:

Эяя п ga о &Й Is JZ ?Т и н и 1 1 о g'g- § 3 0 ^л J И ™ g с с S§ оs gs ~. кв --^ в « а • g& о Хотя технология создания растительного покрова на золоот валах зависит как от свойств и назначения создаваемого траво стоя, так и от их зонально-географического положения, наибо лее распространен посев многолетних трав.

Опытные и производственные посевы проводились на золо отвалах тепловых электростанций, расположенных на Среднем (Красногорская ТЭЦ, Серовская ГРЭС, Нижнетуринская ГРЭС и др.) и Южном Урале (Южноуральская ГРЭС), в Кузбассе (Юж но-Кузбасская ГРЭС) и др. Было испытано более 250 видов трав, деревьев и кустарников, был установлен ассортимент видов, пригодных для озеленения золоотвалов.

В 1969 г. проведена инвентаризация посевов, созданных за лет на площади 210 га (Итоги исследовательских работ..., 1970).

При создании посевов реально использованы следующие спосо бы улучшения свойств субстрата.

1. За 5—10 дней до посева вносилось полное минеральное удобрение из расчета от 20—30 до 50—60 кг действующего нача ла на 1 га азотных, фосфорных и калийных удобрений. В зависи мости от содержания доступных фосфатов и обменного калия дозировка фосфатных и калийных удобрений может меняться, азот всегда в большом дефиците. В последующие годы ежегод но весной проводится подкормка азотными удобрениями (2— ц/га) и осенью — калийными (1 ц/га).

2. Практиковалось нанесение плодородного слоя почвы в 1— 2 см (100—200 м3 на 1 га) или торфа в 3—6 см (300—600 м3 на 1 га). На золоотвале Южноуральской ГРЭС, расположенном практически в зоне г. Южноуральска, проводилось сплошное по крытие золоотвала слоем почвы 10—20 см (неравномерность покрытия связана с техническими причинами) и сплошной посев многолетних трав (житняк гребенчатый, кострец безостый, эс парцет песчаный и др.) на поверхности всего золоотвала площа дью 68 га.

На некоторых золоотвалах применялось покрытие грунтом, в том числе полосное (золоотвал Верхнетагильской ГРЭС). При полосном способе покрытия грунт наносился полосами, ширина которых устанавливалась кратной ширине захвата зерно-травя ной сеялки, но не более 8—10 м. Для обеспечения пылеподавле ния и наилучшего занесения семян на межполосные пространст ва направление полос с грунтом должно быть перпендикуляр ным направлению господствующих ветров. Посев семян куль турных растений проводился только на полосах с покрытием.

В зонах с недостаточным увлажнением покрытие поверхнос ти должно быть сплошным и слой — более мощный (пример зо лоотвал Южноуральской ГРЭС). Посев же семян может прово диться полосами с соблюдением принципа расположения полос на золоотвалах с полосным покрытием.

3. На золоотвалах (Нижне-Туринская ГРЭС и др.) применял ся полив поверхности (5—7 раз за вегетационный период) сточ ными канализационными водами после прохождения их через очистные сооружения из расчета 150—400 м3 на 1 га. Полив, как правило, приурочен к фазам развития многолетних трав: во вре мя весеннего отрастания, бутонизации (выхода в трубку для зла ков), цветения и осеннего кущения. Применяемые сточные воды должны соответствовать нормам санитарно-эпидемиологичес кой службы по содержанию вредных веществ. Полив золоотва ла сточными водами хорошо влияет на рост и развитие высажен ных деревьев и кустарников, способствует ускорению процессов самозарастания вследствие стабилизации поверхности золоотва ла, улучшения водного режима, обогащения субстрата элемента ми питания для растений.

4. Для прекращения пыления и стабилизации поверхности зо лоотвала применялся посев многолетних трав на золе с примене нием полиакриламида и других вяжущих веществ.

Инвентаризация посевов показала, что на Среднем Урале (лесная зона) на золе с органическим покрытием из сеяных куль тур наибольшей устойчивостью обладают представители семей ства злаковых: кострец безостый, ежа сборная, овсяница луго вая, овсяница красная, тимофеевка луговая, регнерия волокнис тая;

из бобовых — люцерна средняя, эспарцет песчаный. Траво стой последнего возобновлялся самосевом на ряде золоотвалов пять и более лет.

В лесостепной зоне (Южный Урал) лучшие результаты дают посевы люцерны средней, эспарцета песчаного, костреца безос того, житняка гребенчатого.

В 1978 г. проведены дополнительные исследования по вопро сам биологической консервации золоотвалов тепловых электро станций, включая расположенные в других зонах бывшего СССР (г. Новомосковск, г. Ленинград, г. Донецк и др.). Это дало возможность разработать рекомендации в зависимости от зо нально-географического положения электростанций (Постоян ное закрепление поверхностей золошлакоотвалов тепловых электростанций, 1979). В обобщенном виде эти рекомендации Таблица 1. Способы создания растительного покрова на золошлакоотвалах в зависимости от их зонально-географического положения (Постоянное закрепление поверхностей..., 1979) Зона недостаточного Агротехнический прием увлажнения Зона достаточного увлажнения (лесная) улучшения золы (лесостепная, степная) Внесение минераль- Применять только при создании Не рекомендуется ных удобрений растительного покрова санитар но-гигиенического или декора тивно-озеленительного назначе ния. Посев семян производить на всей площади золошлакоотвалов Покрытие органи- Применять при создании растительного покрова хозяй ческим материалом, ственного назначения. Производить сплошное покрытие почвой или потенци- поверхности золошлакоотвала органическим материа ально-плодородным лом и посев на всей площади грунтом (четвертичные суг- Применять при создании растительного покрова сани линки) тарно-гигиенического или декоративно-озеленительно го назначения Производить сплош Наносить на поверхность золо ное покрытие по шлакоотвала покрытие полосами шириной 8— 10 м с оставлением верхности золошла между ними незакрытых участ- коотвала и посев се мян полосами шири ков такой же ширины. Произво дить посев семян на полосах с по- ной 8— 10 м с остав лением незасеянных крытием полос такой же ши рины Полив сточными во- Применять при создании растительного покрова хозяй дами, прошедшими ственного назначения. Производить посев сточными во через очистные со- дами и посев семян на всей площади золошлакоотвалов.

оружения представлены в табл. 1.1, а ассортимент многолетних трав с нор мой высева семян в табл. 1.2.

Следует отметить, что на Урале консервация золоотвалов с применением химических веществ в качестве покрытий для ста билизации их поверхности была опробована в условиях опытных посевов, но не нашла широкого производственного применения.

В 1983 г. в Павлодарском индустриальном институте (Прозо рова, 1988) был разработан метод оперативного пылеподавле ния золоотвалов, состоящий в обработке поверхности золоотва Т а б л и ц а 1. Виды и нормы высева многолетних трав, рекомендуемых для выращивания на золошлакоотвалах в разных климатических зонах СССР (Постоянное закрепление поверхностей..., 1979) Норма высева (кг/га) при Климатическая зона внесении покрытии Виды растений лесная, поливе полного ми- органичес- сточными степная лесо- нерального ким матери- водами степная алом удобрения + — — Ежа сборная 30 Мятлик луговой + — 40 + — Полевица белая 40 20 + Овсяница луговая — — 30 Овсяница красная + — 30 Кострец безостый + + 100 50 Регнерия волокнистая + + — Пырей бескорневищный + + — Житняк ширококолосый + + 24 — Донник белый — + 80 + Донник желтый + 40 Люцерна синегибридная + + 30 — + Люцерна желтая + — Эспарцет песчаный + + 160 — Примечание. При отсутствии семян указанных растений использовать для посева виды рас тений, районированные в конкретной почвенно-климатической зоне. Знаком "+" обозначены виды растений, рекомендуемые для данной зоны. В зависимости от наличия семян растений целесообраз но производить посев, чередуя участки из злаковых и бобовых трав.

лов смесью из лигносульфоната, полиакриламида и других ком понентов, которые, вступая во взаимодействие с золой, образу ют покрытие, предотвращающее пыление (Прозорова, Прозо ров, 1991). По данным авторов (Прозорова, 1988), покрытие проницаемо для растений, устойчиво к суровым климатическим условиям Павлодарской области (Казахстан).

Пылеподавление может осуществляться периодическим оро шением пылящих поверхностей золоотвалов за счет временного подъема уровня воды отстойного пруда для покрытия водой воз можно большей поверхности и закрепления пылящих поверхно стей минеральными либо органическими вяжущими материала ми (Рекомендации по проектированию золошлакоотвалов..., 1986;

Вишня и др., 1997). По данным указанных авторов, опера тивное пылеподавление сухих пляжей может осуществляться стационарными или передвижными дождевальными установка ми как на действующих, так и на выведенных из эксплуатации секциях золоотвала. Из рекомендуемых вяжущих материалов авторы перечисляют латекс, жидкое стекло, битумы, каменно угольные смолы, лигнодор, различные полимеры. Закрепляю щий материал должен удовлетворять следующим требованиям:

"быть недорогим и недефицитным;

легко проникать в поры по верхности отвалов и фиксироваться в них;

создавать поверх ность, обладающую устойчивостью к климатическим воздейст виям в течение длительного времени" (Рекомендации по времен ному закреплению золоотвалов..., 1978). Положительный эф фект пылеподавления получен при использовании акрилатно лигносульфанатного закрепителя (АЛЗ), опробованного на Бур штынской ГРЭС (Письмо Главтехуправления..., 1988). "Однако покрытие поверхности отвала вяжущими материалами требует значительного их расхода, создания специальных растворных ус тановок, хранилищ расходных материалов и др. При больших площадях пылящих участков на действующих отвалах, а также на отработанных картах отвала разбрызгивание закрепляющих растворов рекомендуется производить с вертолетов, как это осу ществлялось на Троицкой ГРЭС (Рекомендации по временному закреплению золоотвалов..., 1978). До настоящего времени за крепление поверхности золоотвалов различными вяжущими ве ществами не вышло из стадии опытных проверок" (Вишня и др., 1997).

Наиболее обнадеживающие результаты получены при объе динении методов биологической рекультивации и оперативного пылеподавления. Технология в этом случае заключается в посе ве семян растений (специально подобранного ассортимента культурных и дикорастущих) с последующим или одновремен ным нанесением на поверхность золоотвала смеси химического покрытия. Внедрение этого метода проведено на золоотвалах № 1 Ермаковской ГРЭС и Павлодарской ТЭЦ-2 на площади бо лее 500 га (Казахстан).

Большой интерес представляет применение микробиологи ческих препаратов при рекультивации золошламоотвалов (Че касина, Лободюк, Лишенко,1990). Авторами в условиях мелко деляночных опытов использованы биопрепараты на золе без почвенного покрытия (азотовит, бактофосфин, ризобин). Опыт проводился на золоотвалах ТЭЦ-1 г. Павлограда (Украина). Ав торы отмечают активацию микрофлоры и стимуляцию роста растений и нарастание зеленой массы бобово-злаковых траво смесей.

К сожалению, пока не удалось найти более подробных пуб ликаций по результатам проведенных опытов, поэтому трудно оценить эффективность предложенных методов.

В статье Б. Л. Вишни и др. (1997) обсуждается перспектив ность и целесообразность разных направлений рекультивации золоотвалов.

В последние годы интересная серия работ проведена сотруд никами Института леса УрО РАН на золоотвале Рефтинской ГРЭС (Внуков, 1997;

Махнев, Внуков, 1997;

Внуков, 1999) по оценке роли отдельных экологических факторов при лесовос становлении на золоотвалах. Экспериментально опробован большой ассортимент деревьев и кустарников (35 видов) и дана исчерпывающая характеристика их пригодности для лесовосста новления на золоотвалах лесной зоны. Авторами обосновывает ся возможность в этих условиях биологической рекультивации лесохозяйственного направления при сплошном или полосном нанесении слоя торфогрунта мощностью от 0,25 до 0,8 м. Прове дено комплексное исследование микроклиматических условий на золоотвале в зависимости от рекультивационных мероприя тий. Полученные результаты позволяют корректировать прак тические мероприятия. При сплошном нанесении грунта наблю дается его сильное уплотнение техникой, водопроницаемость восстанавливается через 1—2 года. В первый год наблюдается застойное переувлажнение в микропонижениях, приводящее к вымоканию появившейся растительности (Внуков, 1999). По дробно результаты этого эксперимента освещены в данной мо нографии (см. гл. 4).

Опыт биологической рекультивации золоотвала Верхнета гильской ГРЭС показал достаточность для прекращения пыле ния полосного нанесения грунта даже на части отвала по краево му периметру. Полосы наносились перпендикулярно господству ющему направлению ветра, ширина полос 7—10 м с таким же межполосным пространством.

Заключая обзор по оценке опыта биологической рекульти вации золоотвалов тепловых электростанций, следует отметить, что в настоящее время накоплен значительный опыт и имеется достаточно нормативных документов. Однако при проектирова нии и практическом проведении рекультивационных работ тре буется индивидуальный подход, а учет конкретных экологичес ких условий и возможностей предприятия позволяет найти ори гинальные решения, способствует успешному проведению ре культивации и снижению затрат на ее проведение.

В проведенный информационный поиск включены только работы, касающиеся опыта биологической рекультивации золо отвалов тепловых электростанций. Они показывают стартовый момент экотопов формирующихся техногенных экосистем на золоотвалах.

Известна серия работ преимущественно сотрудников Ураль ского госуниверистета (1964—1974) и ряд более поздних публи каций (Пасынкова, 1980, 1981) по результатам наблюдений за опытными посевами.

1.3. Исследования по биологической рекультивации золоотвалов в странах Восточной Европы Исследования по биологической рекультивации нарушенных промышленностью земель координировались по линии СЭВ. В этих рамках с 1965 по 1988 гг. проведено 9 международных сим позиумов по теме "Разработка способов рекультивации ланд шафтов, нарушенных промышленной деятельностью" в Поль ской народной республике (1965, 1980), ЧССР (1967), ГДР (1970), Болгарии (1973), СССР (1976), Румынии (1984), Венгрии (1988).

В материалах этих совещаний опубликовано более 350 докладов по теме, и лишь в 20 из них приведены результаты исследований, проведенных на золошлакоотвалах тепловых электростанций. В докладе А. Круммсдорфа (1970, ГДР) охарактеризована техно логия использования золы, богатой окисью кальция, из фильт ров электростанций для основной мелиорации непригодных для сельскохозяйственного использования земель, нарушенных гор нодобывающей промышленностью. В качестве технического средства использовались цементовозы, достигался хороший эф фект при закреплении откосов (Круммсдорф, Еримиш, Хедрик и др., 1970, ГДР).

В Болгарии была разработана технология обезвреживания золоотвалов и их использования для сельскохозяйственных це лей (Личев, Трейкяшки, 1973, БНР). Экспериментально установ лено, что при скорости ветра 8—10 м/сек загрязненность возду ха пылью может достигать 690 мг/м3, что сильно ухудшает сани тарно-гигиенические условия жизни людей и нарушает нормаль ные условия роста и развития растений, особенно процессы асси миляции и дыхания. В докладе приведена подробная характери стика механического и химического состава золы: зола характе ризуется легким механическим составом, содержание общего и подвижного азота ничтожно, а калия и фосфора — превосходит количество этих элементов в гумусированном горизонте черно зема близлежащих территорий. Зола не содержит токсических количеств элементов, которые могут оказать вредное действие на рост и развитие культурных растений.

Проводились опыты с покрытием поверхности золоотвалов слоем желто-зеленых глин (пригодных для выращивания расте ний) мощностью 10, 20 и 40 см. Уже при слое в 10 см создаются благоприятные условия для роста и развития однолетних куль тур, а при увеличении его мощности до 40 см урожай прогрессив но увеличивается (для пшеницы с 45 до 60 ц/га). Подобные ре зультаты получены в опытах с хлопчатником и люцерной. Осо бый интерес представляют результаты роста и развития корне вой системы. В опытах на золоотвалах корневая система всех ис пытанных однолетних культур, многолетних трав (люцерны) нормально развивалась только в глинистом слое. По наблюдени ям авторов, корни, достигая пласта золы, начинают хиреть, пре кращают рост и образуют на концах утолщения. Лишь в вариан те с мощностью слоя 0—40 см корневая система, особенно у лю церны, развивается сильнее и продолжает свой рост и в золе до глубины 10—12 см, после чего ее корни также прекращают рост и утолщаются. По мнению авторов, нарушение роста корней в зольном слое не связано с химсоставом золы, а вызвано плохими условиями водно-воздушного и питательного режимов, так как при удобрении NPK и оптимальном водном режиме растения на золоотвалах растут и развиваются нормально. Полученные ре зультаты позволили сделать вывод, что при биологической ре культивации золоотвалов в НБР их следует покрывать слоем вскрышных пород (пригодных для возделывания растений) мощ ностью 30—40 см для однолетних культур, 60—70 см для много летних и древесных пород, что обеспечивает достаточный объ ем субстрата для развития мощной корневой системы.

На 8-м Международном симпозиуме (Румыния, 1984) был представлен еще один доклад специалистов Болгарии (Благой Златков Христов, 1984), в котором обсуждены результаты веге тационных опытов по использованию золы тепловых электро станций для биологической рекультивации. Постановка поле вых опытов затруднительна, так как золоотвалы эксплуатиру ются. При обосновании проведения данного исследования ав тор указывает, что с развитием теплоэнергетики в НБР отходы золы будут составлять более 100 млн т, и это количество явля ется национальной, экономической, технической и экологичес кой проблемой, требующей решения. Предполагаемые методы охраны окружающей природной среды от загрязнения: посто янное поддержание на золоотвалах водного слоя, периодичес кое орошение дождевальными установками, нанесение на по верхность пленкообразующих веществ (химических стабилиза торов), нанесение почвенного слоя и др. По мнению автора, для создания продолжительной безопасности и стабильной биопро дуктивности наиболее подходящим является залужение или превращение золоотвалов в сельскохозяйственные угодия, так как постоянное поддержание влажности очень дорогостоящее мероприятие, а химическая консервация, кроме того, кратко временна.

В статье приводится подробная физико-химическая харак теристика золы трех крупных электростанций. Установлено, что исследованный зольный материал ТЭЦ имеет гетероген ный состав механических элементов, отличается низким со держанием коллоидных частиц со всеми вытекающими из это го неблагоприятными последствиями для роста и развития рас тений, поэтому необходимо внесение тяжелых по механичес кому составу материалов (почва, глина и др.). Зольный мате риал имеет подходящую химическую характеристику для био логической рекультивации несмотря на отсутствие резерва усвояемых форм азота, фосфора, калия и органических ве ществ, а также на увеличение количества воднорастворимых солей. В отдельных образцах обнаружено значительное коли чество некоторых микроэлементов (Pb, Mn, Zn и др.), но на на стоящем этапе при рН нейтральной или слабощелочной они не представляют токсической опасности для растений. Таким об разом, в условиях вегетационных опытов автором доказана возможность использования золы ТЭЦ для биологической ре культивации как в чистом виде, так и в комбинации с почвой, навозом, угольной пылью. Исходя из полученных результатов рекомендуются следующие способы рекультивации золоот валов.

1. Выращивание подходящих травосмесей (горохо-овсяная и др.) в сочетании с комплексом удобрений.

2. Дополнение к золе 15 % (по весу) почвы, желто-зеленой глины, мергелей, а также внесение в геологические породы 15 % золы ТЭЦ с посевом указанных культур.

3. Внесение золы в насыпи породных отвалов с добавлением 15 % гумусового горизонта почвы и выращиванием горохо-овся ной смеси и других злаковых и бобовых культур с применением комплексного удобрения и, по возможности, орошения.

Энергетика Польши опирается на твердые топлива, в основ ном на сжигание угля, при этом отходы складируются в золоот валы, которые занимают большие площади, а часто растут вверх, образуя большие глыбы, пугающие своей серостью и мертвенностью (Жак, Шпиндор, 1988). Поэтому каждая ТЭЦ уже на уровне проекта должна определить способ и время скла дирования и направление рекультивации вместе со способом его использования после окончания эксплуатации. Естественно, что это вызвало необходимость проведения исследований. Известна работа (Жак, 1980) по изучению влияния пленкообразующих средств на выращивание растений на золоотвалах (зольных складах). Лучшие результаты получены с использованием би тумной эмульсии. Покрытие из эмульсии способствует закреп лению семян и их прорастанию, улучшает водоснабжение проро стков, а также азотное питание за счет введения некоторого ко личества азота в легкодоступной, но не вымываемой форме (амины). Способ нашел практическое применение на большой площади (около 500 га), где полностью уничтожено или в значи тельной степени ограничено пыление на определенное время (обычно на время ремонта золоотвала).

Определенный интерес представляют исследования Яцека М. Лончны и Ирены Поляк (1980) по изучению физических и хи мических преобразований, происходящих на золоотвалах (скла дах зол и шлаков). Авторы на основе собственных исследований в лабораторных и естественных условиях при сопоставлении с литературными данными установили, что на складах золы и шлаков происходят существенные изменения физико-химичес ких свойств. Они обусловлены эксплуатационными условиями, являющимися причиной различной зернистости и химического состава складированного материала, и воздействием атмосфер ных условий. В результате складированный материал приобре тает новые характеристики, разница в химическом составе про является в горизонтальном и вертикальном сечении как следст вие различных скоростей и восприимчивости к выщелачиванию отдельных компонентов летучей золы. Возможно также воздей ствие сорбционного комплекса золы. Все это влияет на будущее использование золы и шлаков и на их рекультивацию.

В статье Марии Жак и Ивоны Шпиндор (1988) обобщены ре зультаты исследований по рекультивации золоотвалов в ПНР. С учетом химических и физических свойств золы она подразделе на на кальциевую, кремниевую и алюминиевую, которые суще ственно различаются по свойствам. В ПНР применяются гидрав лические, пневматические, механические и смешанные системы золоудаления. Самый распространенный гидравлический метод складирования. В рекультивации золоотвалов преобладают три направления: "трава—деревья", сельское хозяйство, посадки де ревьев. Для каждого из направлений разработана технология ре культивации с применением комплекса минеральных удобрений и необходимых агротехнических мероприятий, подобран ассор тимент видов. В ПНР существует несколько рекультивирован ных золоотвалов. Золоотвалы, рекультивированные под сель ское хозяйство, передаются в распоряжение сельскохозяйствен ных кооперативов. Направление "трава—деревья" не выполняет производственных задач, а создаются зеленые оазисы и одновре менно зеленые "легкие" в промышленных районах.

Рекультивация золоотвалов под сельское хозяйство преду сматривает перекрытие его поверхности слоем минеральной почвы в 40 см, для улучшения ее качества возможно известкова ние и использование сидератов (Pisum arvense L., Vicia sativa L., Helianthus annuus L., Vicia faba L.). По краю отвала высаживает ся защитная полоса деревьев. Под посадки деревьев наносится метровый слой торфа, безрудной породы или плодородной земли.

Высаживают 70 % деревьев 2—3 лет и 30 % кустов (1,25x1,25 м).

Примерный состав: береза — Betula pendula Roth., красный дуб — Quercus rubra L., белая акация — Robinia pseudoacacia L., ольха — Alnus incana (L.) Moench, бузина — Sambucus nigra L., ива — Salix caprea L., рябина — Sorbus aucuparia L., пузыреплод ник — Physocarpus opulifolia (L.) Maxim. При направлении ре культивации "трава—деревья" работы осуществляются в 2 эта па. Сначала после рыхления и боронования (наблюдается отвер дение золы, содержащей СаО в больших количествах — до 10 %) вносится удобрение NPK — 250 кг/га в соотношении 1:0,8:0,6, по сле чего высевается травосмесь (примерный ее состав: Sinapis alba L., Lolium multiflorum Lam., Dactylis glomerata L., Phleum pratense L., Poa pratensis L., Festuca rubra L., Medicago sativa L., Trifolium repens L. — 80 кг/га). Второй этап — посадка деревьев в ямы, заполненные плодородной почвой, торфом, иловыми осадками, органическими удобрениями — 4444 шт/га по схеме 1,5x1,5 м. Рекомендуется высаживать 70 % деревьев и 30 % кус тарников (состав: береза, красный дуб, белая акация, клен — Acer platanoides L., липа — Tilia cordata Mill., ольха, бузина, ива).

Проблема рекультивации золоотвалов тепловых электро станций — "складов угольного пепла" — злободневна и для Ру мынии, где в 1977 г. начаты исследования по определению степе ни пригодности золы для выращивания растений (Попеску, Ма рин, Настя и др., 1980) и подбору ассортимента видов для этих целей. Проведенные опыты в вегетационных сосудах позволили выявить в большой мере ассортимент растений, культуры кото рых возможны на золе, и определить методы их выращивания.

Следующим этапом были проведены подробные полевые опыты. В результате установлено, что зола ТЭЦ Ишалница бо гата фосфором и калием, но бедна азотом, обеспечение золоот вала азотом и водой дает возможность получать удовлетвори тельные урожаи ржи (30,2 ц/га), кормовой свеклы (32,7 т/га). Об надеживающие результаты получены при испытании плодовых деревьев (персик, абрикос, черешня, вишня, слива, яблоня, гру ша, грецкий орех, 5 сортов винограда). С целью расширения ас сортимента в 1978 г. были испытаны картофель, сахарная свек ла, многолетние травы — люцерна, лядвенец, которые были признаны пригодными для дальнейшей разработки технологии их возделывания. В полевых опытах в вариантах с обеспечением азотом и водой проводился полив сточными водами близко рас положенного комбината химических удобрений. Одной из луч ших культур, способных остановить выдувание золы, признана рожь по следующим причинам: рожь высевается, всходит и кус тится осенью, когда зола бывает влажной и выдувание незначи тельно;

благодаря своей способности интенсивно куститься, бы стро разрастаться весной и благоприятно реагировать на азот ные удобрения она хорошо защищает поверхность золы от вы дувания;

рожь служит хорошей покровной культурой для от дельных яровых культур;

органические остатки способствуют физической, химической и биологической мелиорации шлака;

дает на золоотвалах удовлетворительные урожаи. Эксперимен тальные исследования на золоотвалах были продолжены и в публикациях отражены агрофизические и агрохимические свой ства золы с золоотвала ТЭЦ Ишалница, где проводились иссле дования (Марин, Настя, Думитру и др., 1984), результаты иссле дований по использованию зерновых и бобовых культур (Попе ску, Настя, Марин и др., 1984), корнеплодных и клубненосных растений (Попеску, Марин, Настя и др., 1984). Кроме того, в ис следованиях по разработке технологии рекультивации включена зола лигнита от теплоцентрали в Ровинаре (Олару, Настя, Думи тру и др., 1984;

Настя, Рэуцэ, Олару и др., 1984) и зола битуми нозных сланцев (Думитру, Настя, Рэуцэ и др., 1984). В статьях приведен большой и интересный фактический материал, кото рый в обобщенном виде может быть представлен в виде следую щих заключений.

1. Зола исследованных золоотвалов пригодна для культуры многих видов растений как по механическому, так и по химичес кому составу, богата питательными химическими элементами за исключением азота.

2. Испытанные сельскохозяйственные культуры (рожь, куку руза, соя, арахис, сахарная и кормовая свекла, морковь, карто фель и др.) хорошо растут и дают высокие урожаи при ороше нии и внесении азота и органических удобрений, сравнимые и да же превосходящие урожаи этих культур на почве хорошего ка чества.

3. Содержание металлов (Си, Zn, Pb, Co, Ni, Cd, Mn и Сг) в зо ле выше, чем в большинстве почв, однако не вызывает токсич ности для культивированных растений.

Химические анализы урожая ржи с золоотвала по показате лям сырого протеина, крахмала, жиров, фосфора, калия нахо дятся в пределах, установленных для почв. Растения ржи и куку рузы, выращенные на золоотвале, не накопили опасных концен траций тяжелых металлов.

На золоотвале теплоцентрали в Ровинарь (зола от сжигания лигнита) была проведена серия опытов с 9 видами культурных растений (пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, картофель, люцерна, клевер, ежа сборная) с использованием покрытия из угольной пыли, вскрышных пород в виде желтого и сизого суг линка и плодородного слоя почвы (Олару, Настя, Думитру и др., 1984). В опытах применялись минеральные удобрения из расчета NIOOP80Kgo. По результатам опыта сделаны следующие выводы.

1. Покрытие золоотвала 10—20-сантиметровым слоем угля плохого качества, суглинка и почвы предотвращает развевание золы, улучшает термический, трофический и водно-воздушный режим и тем самым создает лучшие условия для роста и разви тия растений.

2. Покрытие золы 10—20 сантиметровым слоем почвы или сизого суглинка приводит к высоким урожаям, близким к про дукции на обычных почвах данной зоны. В качестве возделыва емых культур рекомендуются кукуруза, пшеница, рожь, карто фель, люцерна и ежа сборная.

Таким образом, в Румынии проведены широкие и многолет ние исследования, связанные с разработкой способов биологиче ской рекультивации различных по эдафическим условиям золо отвалов, дана их характеристика, разработана технология возде лывания многих видов культурных растений при орошении и в богарных условиях, подобран и охарактеризован их ассорти мент.

Исследовательские и практические работы по рекультива ции золоотвалов проводились и в других странах: ЧССР (Шпир жик, 1984), Югославии (Симич, Филипович, Вучкович, 1988;

Си мич, Филипович, Лазаревич, 1988), Венгрии (Кристиан, Ханьдел, 1988;

Папп, 1988), Эстонии (Каар, Райд, 1984). Эти работы объ единяет лесное направление биологической рекультивации и значительные объемы практических работ на фоне подробного исследования свойств золы в качестве субстрата для выращива ния растений и роста растений в зависимости от различных спо собов ее мелиорации.


В Эстонии для озеленения золоотвала Ахтмеской ТЭС ис пользовалось покрытие 3—5-сантиметровым слоем субстрата (преимущественно низинный торф) с комплексом минеральных удобрений (N90P160K25) и 12 видов многолетних трав. Для заклад ки культурного луга перспективными признаны смеси овсяницы красной, ежи сборной, костреца безостого, тимофеевки луговой, клеверов лугового и ползучего (80 % злаков, 20 % бобовых, нор му высева увеличивали в 3-—4 раза по сравнению с общеприня той). Урожай сена в производственных опытах в разные годы со ставил от 22 до 81 ц/га.

Для озеленения терриконикообразных золоотвалов сланце химической промышленности испытано 28 видов деревьев и ку старников: засухоустойчивых в условиях Эстонской ССР, дымо и газоустойчивых, хорошо переносящих высокую щелочность золы. Хорошие результаты показали тополя душистый и воло систошюдный, два гибридных сорта тополя, березы бородавча тая и пушистая, ольха черная и гибридная, клен ясенелистный, вяз мелколистный, облепиха, свидины белая и кровавокрасная.

Оптимальная доза удобрения N^^, калия в золе достаточное количество.

По результатам проведенных опытов следует, что озелене ние золоотвалов ТЭС предпочтительно травянистыми растения ми, а золоотвалов сланцехимической промышленности — дре весными и кустарниковыми видами.

В заключение следует отметить, что зола практически всех изученных золоотвалов характеризуется высоким содержанием СаО и со временем цементируется и каменеет, рыхлым остается только 3—5-сантиметровый слой, который быстро высыхает и подвергается ветровой эрозии, загрязняя окрестности. Это об стоятельство и благоприятные зонально-климатические условия в рассмотренных странах оставляют возможность проведения в некоторых случаях сельскохозяйственной и лесохозяйственной рекультивации без перекрытия золы слоем почвы или грунта, а только с использованием комплекса минеральных удобрений и имеющихся подручных материалов для мелиорации золы.

Приведенный анализ литературы не претендует на полный охват, но он дает представление о направленности и результатах исследовательских и практических работ по биологической ре культивации золоотвалов тепловых электростанций в странах Восточной Европы, наиболее близких к нашей стране как по зо нально-климатическим, так и по экономическим условиям.

2. УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 2.1. Общая характеристика природных условий районов экспериментальных исследований Работы по биологической рекультивации золоотвалов в ос новном выполнялись в пределах Северного, Среднего и Южного Урала на территориях, включенных по лесорастительному рай онированию (Колесников, 1969) в Западно-Сибирскую лесную и лесостепную области. Некоторые климатические показатели этих частей Зауралья в сравнении с горным Уралом (табл. 2.1) свидетельствуют о том, что между отдельными районами (зона ми и подзонами) наблюдаются существенные различия. В свою очередь не меньшие различия выражены между горными и рав нинными частями в пределах одного района. В пределах отдель ных частей (провинций) колебания данных показателей также сравнительно велики, но особенно велики соответствующие ко лебания в пределах горных частей отдельных районов. Тем не менее, в целом, с изменением широты в долготном направлении основные климатические показатели изменяются существенно и направленно. В частности, в районах Южного Урала (лесостепь и степь) осадков значительно меньше, чем в таежной зоне, а ко личество тепла, напротив, на юге больше, чем на севере.

Урал отличается большим разнообразием почв, сформиро вавшихся в результате сложного взаимодействия зональных био климатических и азональных геоморфологических факторов (Ливеровский, 1971). В общих чертах в пределах рассматривае мого ряда районов почвы характеризуются следующими особен ностями. В северной и средней тайге Зауральской равнинной провинции выделяются подзолы, приуроченные к песчаным от ложениям, а к двучленным насосам — слабо- и среднеподзолис тые почвы. На суглинистых отложениях распространены глее во-подзолистые и торфяно-глеевые почвы. Для южной части тайги характерны дерново-подзолистые почвы, часто со вторым гумусовым горизонтом. Встречаются также подзолисто-глеевые Т а б л и ц а 2. Климатические показатели различных территорий Урала* Гидротерми- Среднегодовая Продолжитель- Сумма положи Количество температура. сность периода тельныхвыше темпе Район осадков ческий температурой ратур коэффициент за год, мм +5 °С и выше 10 "С Северный Урал горный Урал 130— 540—960 1,6—2,0 -1,0—1,8 1180— Зауралье 350—580 1,4—1,5 -1,0—3,2 125—150 1230— Средний Урал горный Урал 155—160 1580— 500—800 1,4—1,8 0,3—1, 1,3—1,4 0, Зауралье 160 400— Южный Урал горный Урал 0,8—1,8 0,7—1,6 155—165 1580— 510— Зауралье 0,8—1,0 170 2200— 300—420 1,4—1, * Использованы источники: Агроклиматические ресурсы: Оренбургской области. Л., 1971;

Че лябинской области. Л., 1977;

Тюменской области. Л., 1972. Агроклиматический справочник по Сверд ловской области. Л.: 1962, а также данные К. В. Кувшиновой (1968).

и торфяно-глеевые почвы (Гаврилова и др., 1971;

Фирсова, 1969, 1977). Отмечается, что в Западной Сибири активно продолжает ся процесс болотообразования (Нейштадт, 1979). На долю забо лоченных почв в северной и средней тайге приходится около 50 % (Фирсова, 1977).

В почвенном покрове лесостепной зоны Западно-Сибирской равнины значительное место занимают солоди, характерные для пониженных форм рельефа с березовыми колками, солонцы лу говые и солончаки луговые, а также распространены серые лес ные почвы, черноземы выщелоченные и солонцеватые, луговые и лугово-черноземные почвы, которые часто формируются под березовыми лесами разной степени изреженности (Уфимцева, 1971).

В степной зоне Зауралья преобладают черноземы обыкно венные на севере и южные — на юге речных террас с березовы ми колками. В озерных котловинах и водораздельных пониже ниях развиты солонцы и солончаки, а по затененным склонам балок встречаются серые лесные почвы. Незначительное рас пространение на юге зоны имеют каштановые почвы. Озера в данной подзоне окружены полосами солонцов и солончаков (По година, Розов, 1968).

2.2. Объекты исследований В качестве основных объектов исследований в работе ис пользовались золоотвалы Богословской ТЭЦ (БТЭЦ), Верхне тагильской ГРЭС (ВТГРЭС), Рефтинской ГРЭС (РГРЭС) и Юж ноуральской ГРЭС (ЮУГРЭС), расположенные в разных зонах (подзонах) и провинциях.

Ниже последовательно приводится краткая характеристика природно-климатических условий и растительности районов ис следований, а также расположение и некоторые особенности зо лоотвалов.

2.2.1. Золоотвал Богословской ТЭЦ Золоотвал Богословской ТЭЦ расположен в Свердловской области на Северном Урале, в полосе перехода его восточного склона к Западно-Сибирской низменности. Рельеф увалистый, образован меридионально вытянутыми понижениями, окайм ленными цепью холмов и возвышенностей. Район относится к Восточно-Североуральской климатической области Северного Урала. Климат района умеренно континентальный. Для восточ ной стороны горного Урала и предгорий характерна меридио нальная циркуляция воздуха, с чем связана большая изменчи вость погоды. Следствием этого являются поздние весенние и ранние осенние заморозки, в результате чего безморозный пери од в отдельные годы сокращается до 25, а в среднем редко пре вышает 40 дней. Средняя температура января -22, -25 °С, сред няя температура июля +16, +17 °С. Максимальная температура июля +35 °С, минимальная температура января -52 °С. Средний многолетний из абсолютных минимумов составляет -40 °С.

Среднегодовая температура - 0,6 °С. Количество осадков 500— 550 мм в год, основная масса которых выпадает в летние месяцы.

В районе преобладают лесные почвы подзолистого типа при значительно меньшей выраженности дернового и болотного процессов. Почвенный покров представлен подзолистыми ил лювиально-гумусовыми, глеево-подзолистыми, подзолисто-бо лотными и торфяно-болотными почвами. По лесорастительно му районированию Урала район отнесен к среднетаежной подзо не. Для нее характерны еловые и сосновые леса, менее распро странены пихтово-елово-кедровые IV, реже III классов боните тов. Значительные площади заняты производными от темохвой ных и сосновых лесов березняками и сосново-березовыми на саждениями.

Земледельческая освоенность территории незначительная (ме нее 1 %) из-за суровых климатических условий. Вблизи г. Красно турьинска она намного выше. Освоение территории под пашни связано с вырубкой леса и раскорчевкой пней. Для окультуривания распаханных почв требуются большие затраты: обязательно изве сткование кислых почв, внесение органических и минеральных удобрений и пр., что обусловливает недостаток сельскохозяйст венных угодий в этом довольно плотно населенном районе.

2.2.2. Золоотвал Верхнетагильской ГРЭС Золоотвал ВТГРЭС (площадь 125 га, высота дамб от 0 до 25 м) образован золой бурых углей Челябинского (Коркинский разрез, Калачевские шахты) и Богословского месторождений.

Биологическая рекультивация на части золоотвала ВТГРЭС на чата в 1968—1970 гг., продолжалась в последующие годы. При менялось нанесение слоя глинистого грунта толщиной 10—15 см полосами шириной 7—10 м, с таким же межполосным простран ством, с ориентацией полос перпендикулярно господствующему направлению ветра. На части полос проводился посев эспарцета песчаного, люцерны синегибридной, костреца безостого, житня ка гребенчатого и донника желтого.


По физическому строению зола представляет собой бес структурную, рыхлую, слабосцементированную массу. Условия воздухообеспечения на золоотвале вполне благоприятны. Аэра ция золы от 40 до 58 %. Водопроницаемость золы в 5—8 раз вы ше, чем почвы.

По механическому составу зола ВТГРЭС содержит до 76 % частиц более 0,01 мм, глинистых частиц 9,5 %, т. е. зола по этим показателям близка к песчаным почвам.

Валовый химический состав золы золоотвала показывает, что ее основу составляют алюмосиликаты: SiO2 — 48,4 %, А12О3 — 23,4 %. В золе содержатся повышенные количества микроэле ментов по сравнению с почвами. Зола содержит значительное количество подвижных элементов питания: Р2О5 — 23,5 мг, К2О — 7 мг на 100 г золы, а также следы азота. Реакция среды слабощелочная, рН водной вытяжки — 7,8, солевой — 8,5, сла бое сульфатное засоление.

С запада, востока и юга золоотвал окружают естественные растительные ассоциации. С севера к золоотвалу примыкают участки нарушенной территории, покрытые разнотравно-бобо во-злаковыми растительными группировками. С запада золоот вал граничит с низинным лугом и участками смешанного леса. С юга располагается хвойно-смешанный лес. Лес представлен бе резняками, сосняками, осинниками, ельниками. В подлеске — рябина (Sorbus aucuparia L.), шиповник (Rosa acicularis Lindl.), можжевельник (Juniperus communis L.). Травяной покров образо ван лесным и луговым разнотравьем (герань лесная (Geranium sylvaticum L.), земляника лесная (Fragaria vesca L.), вейник назем ный (Calamagrostis epigeios (L.) Roth) и др.), восточный склон зо лоотвала спускается к злаково-разнотравному лугу в пойме р. Тагилки.

Общим признаком для естественных растительных сооб ществ, окружающих золоотвал, является сильная злаковость травостоя. В травостое дамб преобладают бодяк щетинистый (Cirsium setosum (Willd.) Bess.), осот полевой (Sonchus asper (L.) Hill), иван-чай (Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.), таволга вя золистная (Filipendula vulgaris Moench.), мать-и-мачеха (Tussilago farfara L.), птичья гречишка (Polygonum aviculare L.).

В физико-географическом отношении золоотвал ВТГРЭС находится в Невьянском районе Свердловской обл., в 5 км от г. Верхний Тагил. По природным условиям район Верхнего Та гила входит в южно-таежный физико-географический район Свердловской обл. (Колесников, 1969).

В районе ВТГРЭС климат умеренно континентальный с про должительной холодной зимой (5—б месяцев) и коротким, срав нительно теплым летом (3 месяца).

Количество осадков в летние месяцы значительно возраста ет по сравнению с весенними. В июне выпадает наименьшее ко личество осадков — 17 мм, наибольшее — 174 мм. Осенний пе риод характеризуется постепенным понижением температуры, частыми заморозками. С середины октября средняя суточная температура ниже нуля, с этого времени начинается устойчивое промерзание почвы.

Зима на Урале в южно-таежной зоне относится к умеренно холодной. Зимний период характеризуется устойчивыми отрица тельными температурами и снежным покровом. Средняя темпе ратура января-16,8 °С, но в отдельные годы температура может опускаться до -40 °С. Мощность снежного покрова достигает 70—90 см. На золоотвале из-за сильных ветров снег выдувается, мощность снежного покрова снижается до 20 см.

Преобладающие почвы района подзолистые и дерново-под золистые. Подзолистые почвы имеют отрицательные качест ва: неудовлетворительные водный, тепловой, питательный ре жимы, появление на поверхности почвы корки, ведущей к ее иссушению, замедлению роста всходов. В процессе своего об разования подзолистые почвы приобретают еще ряд неблаго приятных свойств: высокую кислотность, обедняются органи ческим веществом. По содержанию элементов питания, усвоя емых растением, подзолистые и дерново-подзолистые почвы имеют относительно невысокое плодородие: бедны азотом, фосфором и калием.

Растительный покров района слагает темнохвойная тайга с развитым травяным покровом. В районе золоотвала преоблада ют пихтово-еловые леса, меньшую площадь занимают сосняки.

Подлесок хорошо выражен разнообразным составом кустарни ков. Травяной покров богат видами, имеет высокую сомкну тость.

2.2.3. Золоотвал Рефтинской ГРЭС Золоотвал № 1 Рефтинской ГРЭС, общая площадь которого составляет 440 га, а площадь, подлежащая рекультивации, ~ 369 га, по биорекультивационному районированию Свердловской обл.

(Колесников, Лукьянец, 1976) расположен в зоне актуальной ре культивации в районе неотложной массовой рекультивации.

Этот район совпадает с Нейво-Лозвинской предгорной лесорас тительной провинцией Западно-Сибирской лесной области (Ко лесников, 1969).

Территория золоотвала зимой находится под преимущест венным влиянием сибирского антициклона, обусловливающим устойчивую теплую погоду. Часто наблюдается вторжение хо лодных масс, а также прорывы южных циклонов, с которыми связаны резкие изменения погоды. Летом территория находится в основном в области низкого давления.

Климат района умеренно континентальный с многоснежной холодной продолжительной зимой и коротким жарким летом, интенсивной сменой сезонов, частыми возвратами холодов. В ве тровом режиме в течение года преобладают ветры западного на правления (27 %). По данным наблюдений (метеостанция Егор шино), максимальная скорость ветра составляет 18 м/сек, наи больший порыв — 30 м/сек. Среднее количество атмосферных осадков составляет 535 мм. Абсолютная максимальная темпера тура +38 °С, абсолютная минимальная температура -47 °С.

Снежный покров отмечается 165 дней в году. Число дней с тем пературой выше 5 °С — 170, сумма температур за период с тем пературой выше 5 °С — 1820 (Агроклиматический справочник по Свердловской области, 1962).

Почвообразующие породы района РГРЭС представлены де лювиально-аллювиальными отложениями — продуктами вывет ривания. Основные почвообразующие горные породы представ лены кристаллическими сланцами, известняками, гранитами.

По механическому составу преобладают средние и тяжелые суглинки. В районе распространены также серые лесные, тор фяно-болотные и лугово-черноземные почвы.

На половине территории дренированность почв высокая. В поймах речек и ручьев наблюдается процесс заболачивания в си лу неглубокого залегания водоупорных грунтов. По лесоустрои тельным материалам болота занимают 3,5 % территории и отно сятся к низинному и переходному типам, заросшим до 48 % дре весно-кустарниковой растительностью.

По данным Т. В. Патрушевой (Разработка комплекса..., 1995), в окрестностях золоотвала Рефтинской ГРЭС на дрени рованных лесных площадях в сосняках представлены горно лесные оподзоленные почвы. Мощность гумусового горизонта в пределах 3—8 см. В аккумулятивных элементах рельефа и вблизи золоотвала и электростанции отмечается подщелачи вание подстилки, в гумусовом горизонте реакция среды слабо среднекислая. В основном почвы бедны фосфором и богаты калием.

В качестве твердого топлива на Рефтинской ГРЭС использу ется уголь. Зола данного топлива является продуктом термохи мических и фазовых превращений неорганических компонентов топлива. По составу зола является полиминеральной системой и зависит от разнообразной минералогии зольной части топлива.

По химическому составу в золе экибастузских углей, используе мых на РГРЭС, преобладают алюмосиликаты, в которых содер жание SiO2 + А12О3 достигает 90 % и выше. Содержание СаО + MgO не выше 3—5 %, поэтому цементирующей способностью данная зола не обладает.

По минералогическому составу зола РГРЭС состоит в основ ном из стекла и пепла (60—90 %), находящихся в сплаве друг с другом. Присутствие углекислых частиц, шлаков и тяжелых ми нералов в золе незначительное.

По гранулометрическому составу зола на 75 % состоит из пылевых и мелких фракций. Частиц размером крупней 0,25 мм (шлак) содержится не более 25 %. Согласно совокупному анали зу зольные отходы, образующиеся от углей экибастузского мес торождения, относятся к нетоксичным некатегорийным промы шленным отходам.

Особенности химического состава золы и шлака РГРЭС при разных режимах ее получения приводятся в справочном пособии "Состав и свойства золы и шлаков ТЭС" (1985), из него следует, что содержание SiO2 колеблется в пределах 58,7—63 %;

А12О3 — 22,7—25,6;

Fe2O3 — 5,8—12;

СаО — 1,2—1,6;

MgO — 0,1—1,1;

SO2 — 1,0—2,0;

TiO2 — 0,1;

К2О — 0,5;

N2O — 0,1—0,2.

2.2.4. Золоотвал Южноуральской ГРЭС Золоотвал Южноуральской ГРЭС (ЮУГРЭС) расположен в Челябинской обл. Геологическое строение, климат, почвенный и растительный покров области чрезвычайно разнообразны.

Зауральская равнина относится к континентальной Западно Сибирской лесной, которая переходит южнее в континенталь ную степную климатическую область.

Район, на территории которого расположен золоотвал ЮУГ РЭС, по термическим условиям теплый. Сумма средних суточ ных температур (выше 10 °С) составляет 2000—2200 °С. Средняя продолжительность безморозного периода 110—120 дней. Сред няя температура воздуха в 13 часов за июль +23 °С, максималь ная температура воздуха +39 °С, абсолютный минимум темпера туры-48 °С.

Годовое количество осадков 300—400 мм, из них 200— 250 мм выпадает в теплый период года. По степени увлажнения район недостаточно влажный, засушливый.

Устойчивый снежный покров устанавливается в середине ноября и сохраняется в течение 145—150 дней. Высота снеж ного покрова 30—50 см. Преобладающие ветры — юго-запад ные и западные, сильные. Особенно часты ветры в теплый пе риод года.

Почвенный покров Челябинской обл. разнороден. Эту часть Урала пересекают равнинные ландшафтно-географические зо ны лесостепи и степи с серыми и темно-серыми лесными почва ми на севере, которые южнее сменяются черноземами, сначала выщелоченными тучными, а затем обыкновенными. На юге пят нами встречаются солончаки.

Ландшафт района характеризуется разбросанными по всей территории березовыми, реже березово-осиновыми колками, че редующимися с безлесными пространствами, занятыми луговыми степями. На Зауральской предгорной равнине с выходами на по верхность эффузивных и интрузивных массивно-кристаллических пород, особенно гранитов, а также с участками третичных и чет вертичных песков в долинах крупных рек связаны островные со сновые боры. Естественные лесостепные ландшафты сильно из менены. Более 60 % площади занимают сельскохозяйственные угодья. Весь растительный покров находится под прямым воздей ствием человека (Алисов, 1956;

Колесников, 1959;

Справочник по климату СССР, 1968 а, б;

Урал и Приуралье, 1968).

2.3. Методика исследований В воздухе в основном определялось содержание двуокиси се ры как загрязнителя, наиболее распространенного на изучаемом объекте. Определение производилось в период вегетации с по мощью стационарных свинцовых поглотителей (Foran at al., 1958;

Власенко, 2000). Сорбент для определения содержания двуокиси серы готовили из 5 %-го раствора карбоксиметилцел люлозы и порошкообразного РЬО2. Ингредиенты смешивали из расчета 100 г окиси свинца на 100 мл раствора. Приготовленную пасту наносили на фильтр и помещали в чашку Петри. Затем сорбенты устанавливали на пробных площадях на высоте 5 м.

Время экспозиции — 30 дней. РЬО2 сорбирует воздушную дву окись серы с образованием сульфата свинца. Для перевода суль фат-иона в раствор пасту растворяли в 1 %-м растворе Na2CO3 и осаждали 10 %-м раствором ВаС12. По количеству сульфата ба рия рассчитывали показатель "активности" SO2 по формуле:

WS02 = 0,2144a/n/s, где Wso — показатель активности двуокиси серы, мг/м2/сутки;

0,2744 — переводной коэффициент;

а — вес золы, мг;

п — вре мя экспозиции, суток;

5 — площадь фильтра с нанесенным сор бентом, м2.

Для пересчета значений "активности" SO2 в воздухе в объем ные единицы содержания двуокиси серы в атмосферном воздухе использован переводной коэффициент 0,028 (Wilsdon, McCon nell, 1934).

Гидрохимический анализ снега — эффективный и достовер ный способ оценки загрязнения территории техногенными вы бросами (Дончева, 1978;

Израель и др., 1983). Образцы снега в районах исследований отбирали снегоотборником (полиэтиле новая труба диаметром 10 см) на всю глубину профиля в 5—10 кратной повторности и помещали в полиэтиленовые мешки. В лабораторных условиях снеговую воду фильтровали через без зольный фильтр. Далее определяли рН снеговой воды (водный).

Содержание сульфид-ионов определяли по стандартной методи ке определения водорастворимых веществ (Агрохимические ме тоды, 1975). Фильтраты с осевшей пылевой фракцией высуши вали и взвешивали. Количество взвешенных веществ, осевших за определенный период, определяли в мг/м2.

Образцы для химического анализа почв отбирались в 5-крат ной повторности по генетическим горизонтам. В лабораторных условиях проводились анализы по следующей программе: рН (солевой, водный), содержание гумуса, подвижные фосфор и ка лий (по Кирсанову), содержание общей серы (по Айденяну) (Аг рохимические методы..., 1975;

Аринушкина, 1970), а также со держание металлов. В последнем случае использовался метод мокрого озоления в смеси концентрированных азотной, плави ковой и 50 %-й серной кислот. Определялось содержание Си, Ni, Pb, Zn, Co, Cd, К, Na, Ca на атомно-абсорбционном спектрофото метре С-115М. Содержание серы определяли по методике Ю. И.

Маслова (1970). Аналогичным образом определяли содержание отмеченных элементов в фитомассе растений.

Для определения объемного и удельного веса почвогрун тов образцы отбирали с помощью специальных цилиндричес ких высечек в 5-кратной повторности. Их укладывали в банки и взвешивали с точностью до сотых долей грамма и повторно взвешивали после сушки при температуре 105 °С. Исходя из сухого и сырого веса образцов и их объема определяли объем ный вес. Затем, после определения по общепринятой методи ке удельного веса, вычисляли скважность, являющуюся пока зателем пористости грунта. Одновременно со взятием на ана лиз образцов при помощи метода трубок определена водопро ницаемость.

Состояние культурдендроценозов оценивалось с учетом ме тодических требований "Инструкция по экспедиционному лесо патологическому обследованию лесов СССР" (1983) с использо ванием "Проекта руководства...", 1986.

Согласно указанной инструкции выделено 5 категорий жиз ненного состояния деревьев по следующим признакам.

Здоровые — деревья без внешних признаков повреждения.

Ослабленные — деревья с усыханием отдельных ветвей.

Сильно ослабленные — деревья с усыханием ветвей до 1/3.

Усыхающие — деревья с усыханием ветвей до 2/3.

Свежий сухостой — деревья, усохшие в этом году.

По средневзвешенному значению категорий состояния дере вьев определяли категорию состояния культурдендроценоза в целом. При использовании для оценки жизненного состояния де ревьев "Draft manual..." в качестве основных показателей по вреждения использованы дефолиация и дехромация кроны. Под дефолиацией понимается потеря хвои (%) относительно дерева эталона;

а под дехромацией — доля хвои в кроне (%), изменив шей окраску. Оценка дефолиации проводилась по 5 классам, каждому из которых соответствует определенная величина по терь хвои:

0 — дефолиация отсутствует (0—10 %);

1 — слабая дефолиация (10—25 %);

2 — средняя дефолиация (25—60 %);

3 — сильная дефолиация ( 60 %);

4 — усохшие.

Степень дехромации определялась по соответствующим классам (табл. 2.2).

Кроме того, производился расчет среднего процентного по казателя по степени дехромации и дефолиации, а также учиты вался срок жизни хвои.

Для оценки состояния кустарников и деревьев, применяемых в зеленом строительстве, использовалась шкала, в которой осо би, имеющие лучшие показатели, оценивались более высоким баллом. В частности, здоровые — 5, с единично поврежденными или усыхающими листьями и ветвями — 4, с наличием 1/3 усох Т а б л и ц а 2. Характеристика классов дехромации хвои Класс дехромации Изменение цвета Изменившая цвет хвоя, % 0 Нет 0— Слабое 10— Среднее 25— Сильное 3 ших ветвей — 3, с наличием усохших ветвей до 2/3 — 2, при бо лее чем 2/3 усохших ветвей — 1.

При учете приживаемости и сохранности посадок лесообра зующих видов, показателей их роста, плодоношения и пр. ис пользовались общепринятые в лесокультурной и лесотаксацион ной практике методы.

Программа фитоценотических исследований на золоотвалах также включала разделы, посвященные оценке процессов само зарастания золоотвалов с целью подробного изучения формиро вания фитоценозов — автотрофного блока техногенных экосис тем. Ниже дается краткое толкование отдельных терминов и по нятий.

Термин фитоценоз употребляется как синоним растительного сообщества. Геоботанические описания проводились по общепри нятой методике (Корчагин, 1964;

Понятовская, 1964). На каждом экотопе проводилось от одного до трех геоботанических описа ний растительности на площадках в 100 м2 (10 м х 10 м). Выявлял ся видовой состав фитоценозов. Отмечались обилие видов по шкале Друде, высота растений, фенофаза, жизненность, общее проективное покрытие поверхности участков растительностью.

Обилие вида — группа количественных показателей или балльных оценок роли вида или особи в фитоценозе, а также оценка некоторых характеристик фитоценоза в целом. Для оценки обилия вида использовалась шкала Друде и ее соответст вие количеству особей на единицу площади и величине проек тивного покрытия вида (табл. 2.3).

Отмечались следующие фенофазы: вегетативная, бутониза ции (выход в трубку для злаков), цветения и плодоношения.

Жизненностью называют степень развития (или степень по давленности) вида (большинства его особей) в фитоценозе. Шка ла жизненности вида по В. В. Алехину и В. Н. Сукачеву (Шенни ков, 1964):

• За — вид в данном фитоценозе проходит полный цикл раз вития и нормально развивается, включая плодоношение;

• 36 — вид хотя и проходит все стадии развития, но не дости гает обычных размеров;

• 2 — вид вегетативно развит неплохо, но не плодоносит;

• 1 — вид не плодоносит и очень сильно угнетен, вегетирует слабо.

Проективным покрытием называют площадь горизон тальных проекций всего растительного покрова или отдельных Т а б л и ц а 2. Шкала оценок обилия видов по Друде Проективное Шкала по Друде Количество особей на единицу площади покрытие вида, % Более 100 особей на 1 м2 свыше Soc 10—100 особей на 1 м Сорз 50— Не более 10 особей на 1 м Сор2 25— 10—100 особей на 100 м2 12,5— Сор, Не более 10 особей на 100 м2 5—12, Sp 10—100 особей на 1 га Sol Встречается не в каждых 100 м Un видов на поверхность почвы. Оно выражается в процентах от поверхности пробной площади, 100 % общего покрытия озна чает, что поверхность почвы сплошь покрыта проекциями рас тений, а 70 % означает, что 30 % остается непокрытой (при взгляде сверху).

Встречаемость характеризует степень равномерности рас пределения вида в фитоценозе. Встречаемость вида в данном фитоценозе выражают числом (%), показывающим, на скольких учетных площадках из общего числа заложенных встречается исследуемый вид.

На каждом описываемом участке закладывалось 15— учетных площадок площадью 0,1 м2 и подсчитывался процент встречаемости встреченных видов. Следует отметить, что чем выше показатель встречаемости, тем равномернее распределен вид в фитоценозе.

При описании древесного яруса на 100 м2 учитывались видо вой состав, количество (по видам), высота и диаметр ствола де ревьев на уровне 1,3 м.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.