Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Биологическая рекультивация шламо-хранилищ КМА

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Биологическая рекультивация шламо-хранилищ КМА"

](урскпя гос.у,порешенная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И.Иванова_________

ПРОЗОРОВ Вячеслав Иванович

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ШЛАМО-ХРАЛИЛЩ КМЛ

Специальность II.00.II - охрана окружающей среда и рациональное использование природных ресурсов

/ Автореферат

аиссертации на соискаши

На нравах рукописи

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук • ,

Курск - 1996

Ра!)пг;) миполмена п Курской государственной сельскохозяйственной пк/шсмии имени профессора И.И.Иванова

I'лучимо руководители: Заслуженный деятель нлуки РФ, ака-

демик МАИ и АЛО, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.Д.Муха ' .

доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.И.СтиГгеен •

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйстпенных наук,

профессор В.К. Подгорный

. кандидат географических наук, доцент

М.Р. Кудинова

Защита диссертации состоится " Р, " ГПРр>\1ПЛсА 1996

года в ______ часов на заседании специализированного совета в

Курской государственной сельскохозяйственной академии им.проф. И.И.Иванова.

Лщх'с: 305021, г.Курск, ул. Карла Маркса, 70. КГСХЛ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Курской государственной сельскохозяйственной академии.

Автореферат разослан " (п " ЯНЙО/ЬЛ_______________ 1996 года

Учений секретарь специализированного совета-кангшпат сельскохозяйственных У

наук, доцент ■—В.Л.Клейменова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. На территории Курской магнитной анамалии (КМА) в настоящее время действует три шламохранилища, чотвпртое будет введено в 2001 году. Для нужд шламохранилищ изг.ято ип землепользования около 1000 га пашни, нл ближпйшуп перспективу (до 2005 г.) она возрастот до 2000 га. Полезная площадь шламохранилищ Михайловского ГОКа составляет 1535 гп. Шламохранинище представлено отходами обогащения Михайловского ГОКа характсризуюиям»сл сложным химическим составом, вклтчающим окислы различных элементов.

По механическому составу отходы обогащения представляют <тупесь.

Формирование шламохранилища происходит в репультате намыва. Неравномерность сброса пульпы приводит к образованию микрорельефа, возвышенные участки быстро пысыхлют и превращаются в источники дефляции. По данным лаборатории "Охраны атмосфврюго поп дух а" комитета экологии и природных ресурсов Курской области и нашим исследованиям, с одного гектара сухой поверхности шламохранилищ п течение года сдувается свыше 200 тонн отходол обогащения. Площадь ветроэрозионных пляжей в зависимости от погодных условий колеблется от десятокдо нескольких сотен гектар. Загрязнение атмосферного воз,пуха приводит к снижению продуктивности сельскохозяйственных угодий прилегающих к шламохрлнилищам, увеличению заболеваемости животных и человека.

В связи с этим разработка приемов пьтлеподапления па территории шламохранилищ КМА встает очень остро перед железорудными горнообогатительными комбинатами КМА и являвтся актуальной .

Представленная работа является разделом научно-исследовательской работы КГСХА "Теоретически обосновать и разработать альтернативную (биологическую) ландшафтно-экологическую систему зем-

леделил" (помер государственной регистрации 01.9.20 006-108).

Поль и задачи исследований. Цель нашей работы включала изучение иозможности закрепления пылящих поверхностей шламохранилищ КМА (пп примере Михайловского горнообогатительного комбината) путем подбора различных фитомелиорантов. Для этого были зпложены лабораторные, лабораторно-полевые и полевые опыты, позволяющие решить следующие задачи:

- изучить химический состав отходов обогащения МГОКа;

- определить их воцно-физические свойства;

- опиелть естественную растительность; . . . : ; '

- исслппоплть биологические свойства отходов в процессе окульту-

■ПТ*ОП111«ГГ •

- подобрать растения фитомелиоранты и разработать технологию их выращивания;

- определить противодиФляционные свойства возделываемых на шламо-хранилище фитоценозов;

Ниучнпя новизна. Впервые в условиях Курской магнитной аномалии рппрлботаны приемы закрепления железорудных шламохранилищ путем подбора фитомелиорантов, предложена технология их возделывания, изучено влияние минеральных удобрений и других мелиорантов на рост и развитие травянистых культур и древесных пород, определена протип^зрозионнпп.роль фитомелиорантов и установлен химический состав растительности произрастающей на шламохранилище.

11а защиту выносится:

I. Технология создания растительного покропа на субстрате шламохрмиилища позволяющая прекратить процесс дефляции и увеличивающем биологическую продуктивность техногенных пустошей.

2. Приемы, повышающие уровень плодородия шламоп при испбль-зовании удобрений и различных мелиорантов.

3. Система агротехнических, фитомелиоративных и субстратоулучшающих мероприятий, которая снижает отрицательное воздействие на окружающую природную среду, обеспечивает положительный социально-экологический эффект.

Практическая ценность работы. Для условий действующих гала-мохранилищ разработаны приемы фитомелиорации, установлены нормы и способы внесения субстратоулучшающих веществ. Представленные в работе научно-практические данные способствуют созданию растительных сообществ, которые являются эффективным средством борьбы с отрицательными последствиями техногенеза, а также улучшающие ■ экологическую и эстетическую обстановку данного региона.

Реализация результатов исследований. Разработанные приемы фитомелиорации нашли применение в практической деятельности шламового цеха Михайловского ГОКа при закреплении пылящей поверхности пляжей шламохранилища. Площадь закрепления изменялась от 2 до 5 га. Результаты экспориментпльгаж Используются в учебном процессе в Курской государственной сельскохозяйственной академии, Курском государственном педагогическом университете.

Апробапия работа. Основные результаты исследований докладывались и обсуящались на научных конференциях профессорско-преподавательского состава Курской государственной сельскохозяйственной академии (1992, 1993, 1994 г.г.). По материалам диссертационной работы опубликовано 3 печатные работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит ип введения,

5 глав, выводов, предложений производству, списка miTopaTypj

( 2.70 наименований, из которых 60 зарубежных авторов). Материалы изложены на страницах машинописного текста и включают 32 таблиц!I, 19 рисунков.

СОДЕИКАНИЕ РАБОШ

Объпкта и услопия исследований. Полевые опыты проводились на территории шламохранилища Михайловского ГОКа.

Шламохрпнилище Михайловского ГОКа расположено в балке р. ПесочнчП, створ плотины .у с. Макарово. Введено п эксплуатацию в марте Г.773 года, заполнение будет проводиться поэтапно до 2000 года. РпИон иссле-дован!'Я находится в зоне лесостепи, характеризуется умеронио-континентальным климатом, носящим переходный характер от влажного, недостаточно теплого климата северных лесных областей к климату южно-русских степей с жарким летом и недостаточной влажностью. Средняя годовая температура воздуха составляет + 4,8° С, средняя температура января минус 8,8° С, средняя температура июля плюс 1М,0° С. Сумма температур за период со средней суточной температурой воздуха выше + 10° С составляет 2300° С. Продолжительность топлого периода 220-240 дней, холодного 120-140 дней. Сред-негодопие количество осадков составляет 580 мм.

1.1 районе исследований преимущественное распространение по-лучилй серые лесные почвы их площадь составляет 43 % от общей площади ппчв района. По механическому составу они довольно однородны и относятся чаще всего к среднесуглинистым иловато-крупно-пылоплтым. Преобладающей фракцией является крупная пыль ( ф5-

0,01 мм). Такое соотношение механических фракций определяет довольно хорошие водные свойства- водопроницаемость, вйагоемкость . и водоуиерживающую способность почвы, что оказывает благоприятное воздеШ'тпил на развитие сельскохозяйственных культур. .

Метопы исследошгний. Половые опыты закладывались в 1909 -1994 г.г. На двух пляжах и основной плотине шламохранилища Михайловского ГОКа согласно методике В.А.Доспехова (1979) и включали изучение 8 видов травянистой и 7 пород древесно-кустарникопой растительности, по 3-5 вариантам в каждом опыте, трех и четырехкратной повторности. Площадь опытных делянок зависала от проводимого опыта изменяясь от I м2 при посепе колосняка и проса до 25С0 м2 при посеве сорго. Внесение удобрений проводили разбросным способом и ленточно. Заделка удобрений проводилась боронопанием. Посев и посадку осущестпляли в лучшие агротехнические сроки вугучную или используя ■ ' сеялку СЗ - 3,6. Семена трав были первой репродукции. Для выяснения реакции растений на применение различных мелиорантов в опытах проводили фенологические наблюдения, биометрические измерения.

Исследование свойств шламов проводили по общепринятым методикам. Агрохимические и агрофизические свойства определяли согласно методикам И.С.Кауричева (1973), Л.Н.Александровой, 0.А.Найденовой (1986), В.Д.Мухи, А.Ф.Сулимы (1992). Влажность почвы термостатновесовым методом, общий фосфор на фотоэлектрокалоримотро, реакцию почвенного раствора потенциометрически, гумус по ТЬрнну. Микробиологические свойства шламов определяли согласно методикам изложенным Г.И.Ежовым (1974) и Е.З. Тсппер, В.К.Шилышкопой, Г.И. Переверзевой (1993). Микробиологическую активность определяли аппликационным методом, численность микроорганизмов- методом посева на агаризованкую среду. '

Учет урожайности зеленой и воздушно, - сухой массы проводили методом сплошного скашивания растений с учетной площади (I м^) повторность от 3 до 10 кратной. Математическую обработку результатов исследований проводили методом дисперсионного анализа с • .

исиолі.:юпмішєм стандартных програми ЭВМ.

І. Хлряктеристики шламохранилища Михайловского ГОКа.

і'юстяп отходов обогащения формируется в результате поступления шламоп от магнитной сепарации, слива депламатороп, гидро-цеклоїтп и хвостов флотации. Для каждого источника поступления шлама упрпктерен собственный гранулометрический состав (рис.1), по кпл'цому источнику поступления частицы менее 0,05 мм составляют бо.М"о О) %.

Нажным фактором, оказывающим значительное влияние на механический состав поверхностных грунтов шламохранилища япляется гидроииическая укладка отходов обогащения. Энергия водного потока способствует фракционированию и дифференсации по крупности и удельной мчосе частиц шлама по площади галамохранилища. Более крупные и і'гокешіе частицы выпадают в близи места выпуска пульпы и формируют лону выпуска или слива пульпы. Средние по размерам формируют промежуточную зону, а самые мелкие и легкие потоком воны ■ сносят*‘я н центральную или ядерную зоау. Если в зоне выпуска преобладают частицы размером 1-0,05 мм (песок крупный, средний, мел кий) то в промежуточной зоне до 78,24 % выпадает частиц размером

0,05-0,01 мм (пыль крупная).

Минералогический состав отходов обогащения представлен квар цем до 49,и группой рудных минералов (гематит - 23,1 %, магнетит- 4,7 "I). Отсутствие минералов монтморинонитовой группы от-рицлте'іг.но гжазыпяетсл на физические и химические свойства шламов

Плотность жидкой фазы в зависимости от зоны выпуска пульпы колебнется от 1,41 до 1,75 г/смэ, твердой фазы от 2,87 до 3,35 г/г.мп. Порочность отходов обогащения не высока и имеет тенденцию увеличения от зоны выпуска пульпы (45,5 3) до промежуточной зоны (52,2 '■'). Особенностью отходоп обогащения является невысокое раз-

Вторая очередь

Слив дешламаторов

Хвосты флотации

>0.07

Рис.1 Гранулометрический состав

ОТХОДОВ

обогащения ^ТОКа

личие мсжпу капилярной (22,2 ?-) и полной влагоемкостЬю (23,15 %), что п основном зависит от бесструктурности субстратов и отсутствия кппиллрпых полостей. Водопроницаемость субстрата в яоне выпуска характеризуется как провальная (1260 мм/час). Полевая влажность песков шламохранилища лишенных растительности изменялась от 2,0 до 5,1 (1993 г.) и от 12,3 до 19,7 % (в 1992 г.). Из-за низкой

влагосмкости и капилярности отмечается быстрая потеря влаги в поверхностно’ слое песков и их иссушение. При незначительных ветрах поверхность развеивается, что приводит к интенсивным дефляционным процессии.

Показатели агрохимических свойств отходов обогащения приведены п табл.Г. Шлпмы Михайловского ГОКа характеризуются слабощелочной репнцией среды (pH от 7,2 до 7,6), невысокой гидролитической кислотностью от 0,35 до 0,52 мг.экв/100 г. Сумма обменных основании до 3,6 мг.экв/100 г с преобладанием кальция. Его содержание под растениями тополя бальзамического достигает 2,0 мг.экв/ 100 г, что создает наилучшие условия для питания растений. Общий азот присутствует в незначительном количестве на уровне холостого определения. Количество фосфора зависит от возделываемых культур и колебнется от 2,3 мг/ЮО г (облепиха) до 7,4 мг/100 г (тростник) Наличие фосфора в шламе объясняется присутствием в минералогическом составе пппатита. Содердание калия достигает 32,2 мг/100 г. Содержание органического вещества в шламе весьма низко и составляет 0,4 %■. Валовый состав отходов обогащения имеет ряд особенностей в сравнении с зональными серыми лесными почпами. Содержание в отходах обогащения железа (37,42 %) более чем в 10 раз больше чем в гчмшльпых почвах (3,2 %). Содержание кремния в шламе (58,19 %) несколько ниже, чем в серых лесных почвах.

Анализ биологических свойств шламов показал, что они не

I. Агрохимические показатели отходов обогащения шламохранилища Михайловского ГОКа (0-20 см)

Юказатели { ^

Место ! соле-

отбора образцов"'-'-.^ ! вой

! N общ, 1 ^5

Г Нг ! Обменные основания, - „ ■ -, , „____

!мг П1СП/! мг.экв/ЮО г I щ* !.1Г'7топг!пг<7трпг!ческое

(МГ^зкв/^-, мг/кг !мг/100г,мг/100г!в

' !бОг [’ Са

! «2°.

(Сумма

!Органи-* :ое

I. Шлам (место выброса) 7 ,6 п ок ^ у 1,92 п а/> </1 СХг 2,72 Г\ Г\ 4 и,и4 4,25 о2, 0,235

2. Шлам (промежуточная зона) 7,5 0,35 1,76 0,40 2,16 0,04 5,00 12,2 0,235

3. Шлам под акацией 7,2 0,52 1,40 1,40 2,80 0,04 2,55 3,2 0,355

4. Шлам под облепихой 7,3 0,35 1,28 0,40 1,68 0,04 2,30 2,3 0,410

5. Шлам под тростником 7,5 0,35 1,69 0,71 2,40 0,04 7,40 31,1 0,295

6. Шлам под тополем 7,3 0,35 2,00 1,60 3,60 0,04 4,80 11,1 0,355

7. Шлам поц ивой 7,2 0,52 1,36 0,56 1,92 0,04 3,70 6,0 0,295

8. Шлам под сорго 7,4 0,52 1,28 0,52 1,80 ‘0,04 2,70 7,6 0,295

являются стерильными уже в момент выпуска пульпы в их составе обнаружим,'дател микроорганизмы. Среднее количество микроорганизмов в зоне выпуска шламов .'-оставило 12,9 тыс.шт. (табл. 2). Растительный покров выращиваемых на грунтах шламохранилитца фитоценозов увеличил их численность в ЗОраз в сравнении со цшамами без растений.

Среднее количество микроорганизмов в образцах шламов Михайловского ГОКа (І99І-І993 г.г.)

Место отбора ! Глуби! на, •!' Среднее количество, ! тыс. шт. !Среднее !кол-во за

образцов і | см } 1991 г! ! 1992 г 11993 г 1 период 11991-93 г.

I. Шлпм (зона выпуска) 0-5 16,0 5,3 17,6 12,9

2. Толе) 5-Ю 20,0 60,0 32,6 37,5

3. Троетник обыкновенны!! 0-5 146,6 435,0 174,3 256,9

4. Тоже 5-Ю 106,3 383,3 334,6 274,7

5. Сорго венечное 0-5 891,3 922,6 725,3 846,4

6. Тол"! 5-Ю 441,3 299,6 413,3 384,7 .

7. Ячмень 0-5 204,0 432,6 355,3 330,6

8. То»е 5-Ю 177,3 189,3 196,0 187,5

Биологическая активность отходов обогащения во время вегетации растений подтверждает положительную роль растительности в увеличении :этого показателя. Разложение эмульсионного слоя фотобумаги было на 2,5 % выше под растениями сорго, чем на шламе без растительности.

2. Основные приемы биологической рекультивации шламохранилгаца Михайловского Г01Са.

Все шламохранилища КМА. в настоящее время являются действующими и представляют собой затопленную водой поверхность отходов обогпг'мип (озеро отстойник) и возвышенные сухие участки шламов (пляжч). ■ ,

В зависимости от сезона года и климатических условий отмечается изменение уровня воды в озере отстойнике, а значит и уровня подтапливающих вод пляжной зоны. Уменьшение общего количества воды в озере отстойнике (летний период) способствует бустрому иссушению, поверхности зоны выпуска, что приводит к дефляции пылеватых частиц шламов.

Шламохранилгаце являясь первичным экотопом и характеризуется н -''лагоприятными водно-физическими, агрохимическими и другими ' ■ свойствами в связи с чем они являются малопригодными или непригодными для произрастания большинства видов травянистой и древеснокустарниковой растительности.

Маршрутное обследование шламохранилица Михайловского ГОКа позволило выявить в основном у береговой линии заросли стрелолиста обыкновенного L <fiana ), бело-

крыльника болотного ( с nlta jio6uidri-S ), камина озерного ( А ■ . 0 ) ' . .

Jcti'jmj СасибЖгіб ) и некоторых других озерных растений. Корневая система этих растений, проходя через небольшой ’

„ ГРУНТЫ

слой шлама, проникает в подстилающего ложа иламохранилища.

Заросли рогоза широколистного (Til pJio Що tiOL) встречаются в самом центре шламохранилища, что связано с намывом лесовидного суглинка или почвы. У береговой линии сухих участков шламохранилища встречаются следующие виды растений: мать и мачеха Uu6d-L£&.(jC ij-ar^ara ), пырей ползучий (Jlcjrojiurum r-tfie.nl ) тысячелистник обыкновенный полынь горькая- Ж І і І(Х О-і ), чернобыльник обыкно-

венный (’JrdoviLiLCL i9u.t(ja.rLS) и некоторые другие виды трав. Корневая система этих растений такжеЧсоприкасается с грунтом подстилающим шлам.

' Особый интерес вызвал тростник обыкновенный. Его заросли

располагались у береговой линии пляжей и простирались на 8-12 м в сторону от берега на территорию пляжей. Длинные до 10 м надземные побеги имели собственные ростовые почки.

■ Присутствующий у береговой линии растительный покров не играет противодифляционной роли и представлен отдельными растениями в местах близкого присутствия подстилающих грунтов. Основная площадь пляжей шламохранилища не подвержена процессам естественного зарастания.

В этой связи проблема создания различных фитоценозов на площади шламохранилища как наиболее простого, дешевого и эффективного способа снижающего процесс дефляции является актуальной для горнообогатительных комбинатов.

Нами разработаны технологии закрепления пылящей поверхности действующего шламохранилища такими растениями как: тростник обыкновенный ($racj ті/ез сомтипіз ), сорго (^orcjum

ТТив^ОГІі), ячмень ($ОГ de-U.Hi ' Т/Ц^аГС ), акация белая (Ло$СіїІ0. /її Є и ОІО СйС-ІОІ )» облепиха крушиновидная ( (МЬ-кр.Ор-'Ное. г{\ аґП.'ПОІОІ&і ), ольха черная ^ <ІІ Н04С( ), тополь бальзамический (ЗЬрцАи 4<х£за-

).

■Так растений тростника на варианте с минеральными удобрениями на третьем году вегетации составила 120-140 см количество боковых побегов на одно растение достигло 8-Ю шт.

Развитие растений ячменя зависило полностью от вариантов опыта (табл.З). Наибольшая наземная сухая масса ячменя получена на варианте с минеральными удобрениями и вермикомпоотом, которая составила 53,35 ц/га, внесение минеральных удобрений дало прибавку в 21,7 ц/га. .

Таким образом, полное минеральное удобрение в дозе 90 кг ц.в,

- ІЗ -

на га и нермикомпост - 3 т/га значительно улучшило рост и развитие ячменя.

3. Влияние минеральных удобрений и вермикомпоста на продуктивность и высоту растений ячменя

Высота и сухая масса растений ? Средняя

Варианты І 1992 і Г і 1993 г 1 1994 г ! урок.

! см ! ц/га І см ! ц/га 1 см ! ц/га ! ц/га

1. Шлам (контроль) 2. Шлам + М90Р901{90 12,3 20,0 3,3 10,6 21,0 30,25 10,3 44,0 10,1 '25,0 7,1 31,0 6,9 28,5

3. Шлам + верми компост 3 т/га 27,5 21,7 18,0 19,4 20,0 17,0 19,4

4. Шлам + М90Р90К90+ вемикомпост 3 т/га - - 38,0 60,4 33,0 42,3 53,35

нср05= - 1,34 - 1,53 - 3,46 -

Полевые опыты с сорго венечным закладывались в течение трех лет (1991-1993 г.г.). Развитие растений по годам вегетации несколько отличалось и во многом зависело от климатических условий и вариантов опыта. На удобренных вариантах растения сорго отличались более интенсивной темнс-зеленой окраской,хорошим развитием стеблей, листьев и метелок в сравнении с контролем (без удобрений). За вегетационные периода трех лет наблюдений растения сорго"прошли все стадии развития.

4. Влияние минеральных удобрений и вермиком-поста на высоту и продуктивность растений сорго (среднее за 1991-1993 г.ог)

1 Варианты ! Средняя высота и процуктость растен. !’Средняя

! 1991 г ! ! 1992 г ! 1993 г !урож.за -11991-93 ! ц/га

| ! см !и/га 1 см !ц/га ! см ! ! ц/га

I. Шлам (контроль) 8,0 0,7 6,3 0,5 6,4 7,3 2,5

2. Шлам + М90Р90К90 85,9 142,75 135,0 150,0 25,2 51,4 114,7

3. Шлам + вермикомпост 3 т/га - - - - 29,8 60,5 -

нср05= 3,28 - 4,31 - 2,94 -

Самая высокая продуктивность сорго отмечена на варианте с применением полного минерального удобрения в дозе 90 кг.д.в. га. Продуктивность сорго на контроле была минимальной и составила

0,5- 0,7 ц/га. На удобренных вариантах продуктивность сорго зависела от климатических, условий вегетационного периода и колебалас! от 142,7 ц/га до 51,9 ц/га.

Положительные результаты получены при возделывании древесных пород как на чистом шламе (акация, облепиха) так и с использованием лесовидного суглинка и полного минерального удобрения (в лунки 30 г нитроаммофоску (акация, облепиха, ольха; тополь). За высаженными растениями в течении трех лет проводили наблюдения (табл.5).

Из данных табл. 5 видно, что наилучшая приживаемость за года наблюдений отмечена у акации, она изменялась от 80,0 в варианте шлам + суглинок + минеральные удобрения до 97,0 ^ на чистом шламе. ' '

Высокий процент приживаемости отмечен и других растений

5. Результаты прироста и приживаемости древесных пород по вариантом опыта (средние за 1991-1993 г.г.)

Г Варианты опыта_________________ ____________

Название древес- ! Шлам [ Шлам + сугл. | Шлам+сугл.+МРК

ных пород !прижив.!прирост!прижив.!прирос^ прижив.(прирост

! % ! см ! % ! см ! % ! см

1991 г.

1. Акация белая

2. Облепиха кру- ■

шиновидная

3. Ольха черная

4. Тополь бальзам, (черенки)

57,0 55,1 91,0 60,2 00,0 63,5

89,0 32,4 87,0 30,9 94,8 44,0

засохли — 73,0 ?8,0 78,0 32,9

зассхли — 100,0 14,0 06,0 42,5

1992 г.

1. Акация белая

2. Облепиха крушиновидная

3. Ольха черная

4. Тополь бальзам.

(черенки)

1993 г.

1. Акация белая

2. Облепиха крушиновидная

3. Ольха черная

4. Тополь бальзам.

(черенки)

Т00,0 17,1 100,0 19,9 100,0 20,3

100,0 3,2 100,0 7,8 100,0 7,5

засохли — 100,0 13,3 100,0 16,4

засохли — 100,0 12,4 100,0 40,2

100,0 7,5 100,0 6,3 100,0 3,7

100,0 38,4 100,0 20,0 100,0 14,2

засохли — 100,0 8,0 100,0 9,1

засохли — 100,0 8,3 100,0 31,2

мелиорантов облепиха- до 94,8 ольха- до 78,0 % (шлам + сугли ною минеральные удобрения). Сто процентная приживаемость отмеч на V черенков тополя бальзамического на варианте шлам + суглино Ольхп чорная и тополь бальзамический на чистом шламе погибли. Н иболыпий прирост побегов акации и облепихи отмечен нп вариантах с внесением суглинка и минеральных удобрений (в лунки).

11п годам отмечено снижение темпов прироста у всех пород деропьеп, причем значительное снижение прироста в 1992 году обу ловлею шсоким температурным режимом и малым количеством осаск во время вегетации.

В зимний период 1993 года в районе опытного поля производ ся шпуск пульпы, часть растений были замыты. Большинство опытн растений (58 %) выдержали затопление на высоту до 15 см. На зат леніюй части штамба образовались дополнительные корни, растения усппшио вегетировали.

Плодоношение у акации белой в условиях шламохранилища нач ндется на 3 году произрастания, у облепихи на 4 году произраста имя. Способность акации и облепихи размножаться корневыми отпры кпми способствовало разрастанию данных культур по площади шламо-хранилища.

3. Эколого-энергетическая оценка

фитомелиоративного закрепления субстрата шламохранилища

Концентрация промышленного производства в районе КМА сопрі вождпется изъятием плодородных земель, ранее занятых под сельсю хозяйственными и лесными угодьями. Так для строительства шламо-хранилищ, по горнообогатительным комбинатам КМА изъято уже боле< 500 га пашни (рис.2). На перспективу (до 2005 г.) дополнительно будет изъято более 2000 га плодородных пахотных угодий.

Деятельность предприятий горнодобывающего комплекса нераз-

рывно связана с использованием природных ресурсов . : ...

• . .. 'И выбросам в окружающую природную среду отходов производства. '

В 1994 году выбросы загрязняющих веществ Михайловским ГОКом составили 184,0 тыс тонн, объем неочищенных сточных вод превысил

7117,1 тыЬ.куб. метров.

Результаты инвентаризации показывают, что в условиях 1994 г. отходы Михайловского ГОКа составили 67,5 % от всех выбросов предприятий области. ,

По данным проведенных нами исследований (1992-94 г.г.) в микрорайоне шламохранилища растительный покров сыграл основную роль по задержанию пылеватых частиц. Так, если на открытых участ-

. Г'

ках шламохранилища (табл.6) в разные годы накапливалось от И,0 г/м^ (1994 г.) до 106,1 г/м2 (1992 г.) то иод дровесно-кустарникопой растительностью (опытные делянки) наблюдалось значительное? увеличение задержанных частиц до 202,6 г/м^ (1994 г.) и 424,5 (1992 г.).

6. Влпадеиие твердых осадков в микрораИоне шламохранилища МГОКа (г/м^, па период 1992-94 г.г.)

Место і ІУУ2 Г ! ШЗ г ! г г !Среднее :Тзп 1992-ІІУ94 г.г,

отбора проб Т .Запылен! ность ! иред-!Запылен! нее 1 ность! иред-1Запылен!Среднее ! ность !нее

Восточный берег шламохранилища 99.5 119 4 99.5 106,1 21,9 4,0 107^6 44,5 17,9 2,0 4,0 8,0 52,9

Под древеснокустарниковой растительн. 372,1 250,7 650*7 424,5 177,3 127,5 213,1 172,6 4.0 4.0 23,9 10,6 Р.02,6

Под травянистой растительностью на плотине шламохранилища 447,7 ; 433,8 395,2 155.4 159.4 Г49,4 4.0 4.0 3,3 [82,6

Площадь изъятия пашни под шламохранилище

В условиях мелкоделяночиого опыта с ячменем проводит» учет количества задержанной растениями пыли по вариантам опыта. Количество задержанной пили зависило от высота и густ> ты стоянии растений. Так наименьшее количество пыли отмечается под ячменей на

рениями и вермикомпостом количество задержанных ЧССТИЦ увеличилось

Растительный» покров значительно снижает скорость ш'трч, на высоте I м от поверхности шламохранилища скорость петра снижается в 2 раза, на высоте 0,5 м- более чем п 3 рапа.

Таким образом, растительный покров искусств' нно сосланный на площапи шламохрпнилища значительно снижает дийллционный процесс.

Энергетический ПОДХОД оценки эффективности мОЗДОЛЫПаСМЫХ сельскохозяйственных культур л условиях шламохрпнилища дает возможность количественно определить энергетическую '-топ.мость полученной продукции и сравнить агрофитоценозы по расходу затраченной энергии на единицу как общей так и тспарной проду'Цип, сироцелить эффективность фггомелиорации.

Полные энергетические затраты определяли по специаль-

ной технологической карте на основе энергетически1' эквивалентов.

Анализ таблицы 7 показывает, что закропленії'’ субстрата гела-мохранилища растениями ячменя,используя полное минеральное удобрение в дозе 90 кг д.в. на га,является наиболее эффективным (коэффициент энергетической эффективности составил- 7, 'I) и менее энергоемкие (коэффициент энергоемкости составил-I,14).

более чем в 2 раза и составило

7. Энергетическая оценка пылезадерживаюш.ей способности приемов фитомелиорации шламсхранилиша ’»Г0Ка

плаыа! 110лны<з! Экерго-! Знергэ! Эне^гс! Сбшая

гзнерге! емкость! тач. !гст-гнц! ггсстиео-5 ттеес-! згдзрак !зфшектIшлама !зрози-

;ари£нты

опыта

I Г»ОЛ—■ во 1 !заяесЕ.!

!частйп I итзгани! -I шлама 1чёское! а°Движн^е тормы

нергопотенциал :зацердекного Пж т/та

т/га I в еще ст1

во

! N

г

!Ро0,

2 5

1%°

1 . , к к________________________________________

! Сум- .'кие за!но'го‘ !за,цер-!и про-!оннэя

! ма }трата !шлама !жанногоизве,п. 'эФфек-

I ■ (ГДк^а! Гслака !прсп.ук!тЙЕНс-

»

I

I

! сть

I ! ? 3 ! 4 ! 5 ! ! 6 » 7 ! 3 19(8:7) 110(8:7)! ■; и !12(11:5)

I. Шлам (контроль) 101,25 5,48 0,00017 0,054 0,27 5,80 4,86 0,84 1,19 30,81 6,34

2. Шлам+К] 90^90^90 150,05 8,13 0,00025 0,079 0,40 8,60 9,77 1,14 0,88 77,33 7,91 г= о

3. Шлам + верми-компост 3 т/га 114,90 6,22 0,00019 0,061 0,31 6,59 15,73 2,39 0,42 58,62 3,72 ‘

4. Шлам +М 90^90%) +вермикомпост 206,40 11,18 0,00036 0,110 . 0,55 11,83 20,58 1,74 0,57 129,24 6,28

'га

швода '

1. Исследования возможности закрепления субстрата шллмо-хранилща горнорудных предприятий показали принципиплысую поз-можность фитомелиорации данных техногенных пустошей, используя травянистую и древесно-кустарниковую растительность, внявли высокую эффективность различит,їх мелиорантов и минеральных удобрений в условиях грунтов шламохранилища, показали пысокуга экологическую и энергетическую эффективность проводимых приемом (ЇЧ1ТОМЄ-лиорации.

I

2. Шламы Михайловского ГОКа представлены спязшм железистым песком (физический песок - 91,4 %, физическая глина - 0,6 "Я), имеют слабощелочную' реакцию среды (pH = 7,2), в химическом составе преобладают оксиды железа (49,4 %) и оксид кремния (45,6 %).

3. С целью закрепления поверхности шламохранилища фитомелиоративными средствами нами испытывалось 8 видов травянистой'растительности' и 7 пород деревьев и кустарников, приживаемость и произрастание которых на грунтах шламохранилища было различным

и зависило от биологических особенностей растений, доз минеральных удобрений и вида используемых мелиорантов. Так наиболее устойчивым из травянистых растений оказался тростник обыкновенный (*5г01^Ю^е-ЗСОАИИ1шз ). На чистом субстрате (без мелиорантов и минеральных удобрений) его приживаемость спстапила 100 внесение минеральных удобрений ^,1'бо^60%0^ способстловало улучшению их роста и развития: на третий год вегетации высота растений на удобренных участках составила 120-140 см, густота стояния стеблей от 25 до ЗГ птук на м2.

4. Для фитомелиоративного закрепления пылящей поверхности

действующего шламохранилища целесообразно использовать сорго (іог(|кт іги^агії ) и ячмень ($огс1еим ); рост

и раппитие данных культур зависел от обеспеченности элементами минерального питания. Так, .урожай сорго на неудобренных участках оостпвил 0,6 ц/га, а на варианте с минеральными удобрениями (по 90 кг д.в./га) - 150 ц/га, урожай ячменя изменился соответственно Л,3 ц/га и 44 ц/га.

5. Произрастание древесно-кустарниковых пород также зависе: от биологических особенностей высаженных пород. Так, ива чернеющая ( ^0^<Х ГпуПШС^оЬа), ольха черная (черенки) (Л^Пи4 ((1 НОЗО ), рябина обыкновенная (.-Зо/" &Ы4 СШСМраНа ) высаженные в субстрат шламохранилища погибли в первый год вегетации. Наиболее устойчивыми породами к условиям произрастания на шлнмах оказались акация белая ( 1\.0-$1ИСй р ЗС-ЦС^оСОСССн ), облепиха крушиновидная (111|1|10р^0С- Г&а ННюШсЗ ),ольха черная (ЛЕШ! 0 £и<11П01@ ) и тополь бальзамический (^рЫ-

^аЖС-^еГО! ). Приживаемость данных культур на грунтах шлпмтгранилища в варианте с минеральными удобрениями (N дд .

- ^30 11 суглинком (в ямы) была самая низкая у акации (80 %)

и самжт пн кокая у облепихи (94,8^). Наибольший прирост отмечен у растений акации он составил - 63,5 см, несколько ниже у ольхи- 3/"., 9 с,м.

Растения акации и облепихи успешно развипались на чистом шламе. Тпк приживаемость составила, у акации- 97,0 у облепихи 89,0

('■>. Благоприятное влияние на рост и развитие древесных культур окпяыппйт применение полного минерального удобрения в дозе Г'30Р30|(30* п также использование суглинка (в посадочные ямы).

Для произрастания злаковых культур (сорго, ячмень) необходимо внесение более высоких доз минеральных удобрений (^90?(.Ю^Э0^1 ото огн'сппчипает устойчивое их развитие и созрепание семян.

7. Травянистая и древесно-кустарниковая растительность, посеянная и высаженная в субстракт ишамохранилища в виде буферных полос значительно снижает воздействие .тыльных бурь на экологическую обстановку прилегающих территорий, улучшает эстетический облик техногенных пустошей. Так древесная растите-льность на высоте I (<(етра снижает скорость ветра п два раза и способствует задержанию пылевых частиц до 424,5 г/м2. Растения ячменя, выращенные на фоне полного минерального удобрения ( ^до^до^Хр *

способствуют задержанию до 15,0 кг/м2 пылеватых частиц.

I .

8. Энергетическая оценка пылезадерживающей способности при-

емов фитомелиорации, была проведена на примере посевов ячменя с минеральными удобрениями (^до^90^9Ср и вермикомпостом (3 т/га). Результаты расчетов показали, что более эффективным из перечисленных приемов является внесение полного минерального удобрения. Коэффициент общей противоэрпгшонной пгїхфективности состапил -7,91 на контроле - 6,34 . .

-гч-

Рекомпндации производству

1. Поверхности действующих шлпмохранилищ с целью предотвращения процессов дефляции рекомендуется закреплять растениями сорт и нчменя, с использованием полного минерального удобрения

(рт901\ю1Чх)*^ * '

2. Закреплять пылящую поверхность ишамохранилища на более длитгм|ыи.1й срок рекомендуется, используя семена тростника обыкновенного в норме 20 кг/га, проводя предпосевное внесение полного МШ1(3{Ш1ЫГОГ0 удобрения (,1?£>0*60%(Р •

Из древесных пород для этих целей наиболее пригодны акация белая, облепиха крушиновидная, ольха черная, тополь бальзамический (черенки 40-50 см). Посадку необходимо проводить п ямы (траншеи) глусншой 50 см, шириной 40 см, корневую систему растений засыпаем лессовидным суглинком или в чистый субстраг шламохранили-ща (акпцил, облепиха).

3. II целях снижения затрат на закрепление пылящей поверхности шламохранилища посев (посадку) проводить перпендикулярно напрамлению господствующих ветров кулисным способом.

1. Стифеев А.И., Прозоров П.И. Способы фитомелиоратнпного закрепления хвостоп обогащения железорудных месторождений Н И.Л.Курского ИДТИ Г* 189-92. Курск,- 1992.-4 с.

2. Прозоров В.И., Стифеев Л.И. Проблемы фитомелиоративпого закрепления хвостов обогащения Михайловского ГОКч / Территориальные аспекти изучения природных условий и ресурсов. Курск,- 1994.-е.106-114.

3. Прозоров В.И., Медведев А.И. Разработка приемов фитомоли-сративного закрепления хпостоп обогзшени'я железорудных месторождений /! Соверстенстповлние технических СХ'еПСТП и технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Курск,-1995.-С.53-55.

Формат 60 X 64 1/16 Уч.-изд. л. I. Тир.ЮО Зак. 25.Ч. Ксерокс. Типография КГПУ.