Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Формирование растительного покрова на отвалах предприятий железорудной промышленности в Северном Казахстане

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Формирование растительного покрова на отвалах предприятий железорудной промышленности в Северном Казахстане"



Конысбаева Дамиля Туремуратовна

На правах рукописи

УДК 5$ 1+581.52 Л .34+504_05: 672

ФОРМИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА НА ОТВАЛАХ ПРЕДПРИЯТИЙ ЖЕЛЕЗОРУДНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ В СЕВЕРНОМ КАЗАХСТАНЕ

03.00.05 - ботаника

а Автореферат диссертации на соискание ученой степени = кандидата биологических наук

Екатеринбург

2003

Работа выполнена с Институте экологии растений и животных Уральского отделения Российской Академии наук

Научный руководитель академик РАН, заслуженный деятель науки РФ

доктор биологических наук, профессор ГОРЧАКОВСКИЙ ПАВЕЛ ЛЕОНИДОВИЧ

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

КУЛАГИН АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ

доктор биологических наук, профессор МАХНЕВ АФРИКАН КУЗЬМИЧ

Ведущая организация Уральский государственный педагогический университет

Защита диссертации состоится ¿¿¿Ъ?. 2003 года часов на заседании

Диссертационного совета Д 004.005.01 в Институте эколг-чи растений >1 животных УрО РАН по адресу: 620144, г. Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202.

С диссертацией мо* - р. й^-п-тута экологии растений и

животных УрО РАН .

Автореферат р

■ 1 "> ■ • . г

Ученый секретарь "*---

Диссертационного - . ¡.-

кандидат бнологнчс. '...V Нифонтова.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Современный период развития производства характеризуется интенсивным проникновением человека в структуру и функции биосферы. Один из результатов его преобразующего влияния заключается в том, -что на месте естественного природного ландшафта возникает ландшафт техногенный. Его наиболее распространенным типом служит карьерно-отвальный, свойственный району открытой и подземной добычи полезных ископаемых. Во всех странах мира при извлечении из недр полезных ископаемых стремительно увеличиваются бесплодные территории (bad lands), которые оказывают губительное действие на окружающие сельскохозяйственные и лесные угодья.

Непосредственное влияние хозяйственной деятельности человека иа любой из компонентов окружающей среды влечет за собой и изменение остальных факторов. При добыче полезных ископаемых изменяются рельеф местности и почвенные условия, прежде всего уничтожается плодородный слой почвы, изменяются растительный и животный мир, микроклимат, состав атмосферного воздуха. Нарушенные земли часто являются источником загрязнения окружающей среды. Большим разрушительным действием обладают отвалы промышленных предприятий, занимающие в ряде районов значительные территории. Как правило, под ними погребены площади, которые ранее использовались в народном хозяйстве.

В степной зоне Казахстана можно выделить несколько типов антропогенных факторов воздействия на растительность - сельскохозяйственные, техногенные, рекреационные (Рачковская, Огарь, 1999). В настоящее время на территории Республики Казахстан эксплуатируется более 43 месторождений полезных ископаемых. При этом нарушается растительный покров, создаются новые формы рельефа, (глубокие котловины, карьеры, терриконы) и таким образом нарушается геологическая основа ландшафтов. В структуре промышленного производства особое место занимает черная и цветная металлургия. Эта отрасль образует крупные производственные территориальные комплексы, долголетняя эксплуатация которых приводит к деградации растительного покрова на больших площадях. При этом растительный покров полностью трансформируется и представляет собой вторичные разреженные сообщества.

В течение последних 30-40 лет в районе Соколово-Сарбайского

горнообогатительного комбинат t 1Шоне г. гудного (Кос анайская область, Северный

ЦНБМСХА

Казахстан) накопились про 'ЦШ^Щ^С^РИД11.ШЩДЮ МИГ йта> возникшие в результате

добычи железной руды. Эти отвалы находятся на разных стадиях естественного зарастания. В 1982-1957 гг. научная группа Уральского государственного университета под руководством Т.С, Чибрик и Э.Б, Тереховой проводила обследование этих отвалов с целью разработки методов их рекультивации. Р-гкультивационные работы были проведены в опытном порядке на небольшой площади. Процессы формирования растительности ка. этих отвалах оставались неизученными.

Цель исследования

Цель исследования состоит в выявлении закономерностей формирования растительного покрова на отвалах предприятий железорудной промышленности в условиях степной зоны Северного Казахстана (на примере Сарбайского рудника).

Задачи исследования

1. Разработать классификацию отвалов в зависимости от минералогического состава, физико-химических свойств, степени токсичности слагающих их грунтосмесей, Пригодности их для произрастания растений.

2. Выявить состав флоры, формирующейся на отвалах, соотношение морфологических, ценотических1 экологических и географических групп видов.

3. Изучить стадии сукцессии растительности на отвалах, различных по свойствам грунта; проследить изменения флористического состава, соотношения ценотических и экологических групп растений на разных стадиях формирования растительного покрова.

4. Осуществить оценку результатов опытов по рекультивации отвалов, проведенных в 1982-1987 гг.

Научная новизна и практическая тачимость

Впервые получены данные о составе и особенностях флоры и растительности на отвалах железорудной промышленности в условиях степной зоны Северного Казахстана. Выявлены закономерности формирования фитоценозов на отвалах в зависимости от возраста отвалов и состава грунта. На основания выполненного автором обследования дана оценка результатов ранее осуществленных (1982-1987гг.) опытов по рекультивации отвалов. Полученные данные могут быть использованы при планировании и осуществления мероприятий по оздоровлению окружающей среды в районе железорудных предприятий в Северном Казахстане.

Данные о составе флоры и динамике растительности на отвалах Сарбайского рудника, а также собранный гербарий используются в учебной н научной работе кафедры биологии Костанайского государственного университета им. А. Байтурсынова.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Флора отвалов железорудной промышленности представлена 208 видами сосудистых растений, относящихся к 33 семействам и 118 родам, В ее состав входят

однолетников к одно-двулетников. В составе ценотическнх групп преобладают степные виды, в экологическом спектре - ксерофиты. Весьма характерно значительное участие сорных растений.

2. На благоприятном субстрате (четвертичные суглинки, неогеновые пески и супеси) в ходе сукцессий формируются достаточно сомкнутые растительные сообщества, близкие к зональному степному типу растительности, способные выполнять почвозащитную и средоулучщаюшую функцию. В противоположность этому на неблагоприятном субстрате (опоки и чеганские глины) сукцессии проходят крайне замедленно, в результате чего формируются разреженные фитоценозы, почвозащитная и средоулучшяющая функция которых невелика.

3. Анализ раннее проведенных опытов по рекультивации показывает, что на благоприятном субстрате (четвертичные суглинки, неогеновые пески и супеси) возможно создание культурфитоценозов без дополнительных агротехнических мероприятий, а на неблагоприятном субстрате (опоки и чеганские глины) - только при условии покрытия поверхности слоем плодородной почвы, а в ряде случаев и внесения удобрений.

Апробация. Основные положения диссертационной работы были доложены на конференции «Современные проблемы популяционной, исторической н прикладной экологии» (Екатеринбург, 1998, 2001); на Всероссийской научной конференции «Развитие идей академика С.С. Шварца в современной экологии» (Екатеринбург, 1999); на конференции «Биосфера и человечество» (Екатеринбург, 2000); на Международном совещании «Биологическая рекультивация нарушенных земель» (Екатеринбург, 2002),

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ.

Структура « объем работы. Диссертация состоит из введения, б глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 145 страницах малшнописного текста, содержит 16 таблиц и 21 рисунок. Библиография включает 142 наименований, в том числе 9 зарубежных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТВАЛОВ РАСТИТЕЛЬНОСТЬЮ

В данной главе дана общая характеристика проблемы закрепления растительностью промышленных отвалов на основании результатов исследований, проведенных отечественными и зарубежными авторами. При этом особое внимание уделено работам

коллектива, созданного и руководимого в течение ряда лет В.В, Тарчевским в Уральском государственном университете.

ГЛАВА 2. РАЙОН, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Район и основные объекты исследования

Исследования проводили на территории Костанайской области в районе города Рудный. Объектом исследования послужили отвалы находящегося здесь Соколово-Сарбайского горно-обогатительного комбината,

Сарбайское месторождение железной руды разрабатывается открытым способом-При проходе карьеров и подземных горных выработок огромные массы вмещающих и вскрытых пород извлекаются на поверхность и складируются в отвалы. Наиболее крупный из них - Северный отвал Сарбайского месторождения, занимает площадь около 2 тыс. га при максимальной высоте более 80 м.

Объектом наших исследований являются отвалы Сарбайского карьера, созданные на месте высокопродуктивных в сельскохозяйственном отношении черноземных почв. Такнх отвалов на карьере сформировано несколько: Лиманный, Юго-Восточный, Северный, Восточный, Юго-Западный. Состав отвалов примерно однороден, включает а себя как рыхлые, так н скальные породы.

2.2. Характеристика грунтосмесеб, образующих отводы

Отвалы Соколовско-Сарбайского рудника слагаются смесью пород разного геологического возраста.

Они чрезвычайно разнообразны по форме, рельефу, способам отсыпки, цвету, физико-химическим характеристикам, а следовательно, по пригодности для жизнедеятельности живых организмов, возможности их дальнейшего восстановления и использования раелггельного покрова (Терехова, 1976, 1977, 1979; Терехова, Сакднбеков, 1979),

Для отвалов характерны свои условия среды, которые предъявляют к растениям более жесткие требования, чем в естественных условиях; произрастающие на них растения должны быть не только засухо-, морозо- и жароустойчивые, но устойчивы также и к эрозии почв, обнажению корней и засыпанию эрозионным материалом, солеустойчивы. Это обусловливает ограниченность видового состава, а также мозаичность растительного покрова, естественно на отвалах в процессе сингенетических сукцессий.

Среди имеющихся пород в карьере все грунтосмеси можно разделить по степени плодородия натри группы;

1. Потенциально плодородные (лессовидные четвертичные супеси и суглинки). Они нейтральные или слабощелочные по реакции среды, содержат минимум элементов питания и около 1% органического вещества, не засолены. По физико-механическим свойствам аналогичны зональным почвам - южным супесчаным выщелоченным черноземам.

2. Малоплодородные (меловые кварцевые и кварцевоглау коннтовые пески). Имеют нейтральную реакцию среды, содержат калий и фосфор в небольшом количестве, около 0,5-0,6% органического вещества, не засолены.

3. Неплодородные, фитотоксичные (опоки, чеганские и лигнитовые глины мелового возраста, некоторые глины древней коры выветривания). Они средне- и слабокислые, имеют среднюю и высокую степень засоления, из элементов питания обеспечены только фосфором. Содержащееся в них в ничтожных количествах органическое вещество (углерод органического происхождения, но прошлых геологических периодов) тесно связано с минеральной частью грунта и поэтому растениями использоваться не может,

2.3. Особенности условий среды на отвалах

Отвалы отличаются от прилегающих их участков характером рельефа, свойствами слагающего грунта, режимом увлажнения, содержанием доступных для растений минеральных веществ.

Увлажнение субстрата на отвалах происходит в основном за счет осадков, а распределение влаги обуславливается механическим н минералогическим составом слагающих грунтов (Днмитровский, 1970), На отвалах Сарбайского рудника грунты тяжелого механического состава (опоки, чсганские глины) Имеют достаточно высокую влажность (от 10-40%) благодаря их водоудерживающей способности. В период продолжительных засух, как, например, в 1998г., влажность опоки и чеганской глины снизилась до 3-4%. Более легкие по механическому составу (глауконитовые и неогеновые пески и супеси четвертичного возраста) приблизились по режиму влажности к зональным супесчаным и суглинистым черноземам. Их влажность обычно не превышает 10%.

Рельеф и экспозиции отвалов приводят к перераспределению влаги на отвалах, влияя тем самым на процесс зарастания. Особенно неблагоприятные условия складываются на склонах южной экспозиции. Бели влажность третичных грунтов (опоки) на северных склонах равна 40%, то на откосах южных экспозиций она снижается до 10%, Северные откосы отвалов имеют более мощный снежный покров (до 54 см в среднем, а местами более 120 см). Откосы южной экспозиции в результате воздействия ветров южного и юго-

западного направления в зимний период почти обнажены и в январе слой снега у подножия всего 19-20 см.

2.4. Методика исследований и объем выполненных работ

Обследование и изучение отвалов Сарбайского рудника проводилось детально -маршрутным методом. Были проложены следующие маршрутные ходы общей протяженностью 15 км: 1) пос. Сарбай - Лиманный отвал: 2) Лиманный отвал - Северный отвал, 3) пос. Сарбай-Юго-Восточный отвал, В результате исследований была сделана предварительная классификация отвалов по характеру и особенностям их зарастания. Более детальные исследования проводились по маршруту пос. Сарбай - Лиманный отвал н Лиманный отвал - Северный отвал. В качестве дополнительных данных использованы отчеты по Сарбайскому рудоуправлению (1990, 1991, 1999),

В ходе исследования выделялись наиболее типичные сообщества, находящиеся на разных стадиях сукцессий. Всего было выделено и описано более 200 участков. По маршруту от пос. Сарбай до Лиманного отвала было заложено S стационарных пробных площадок размером 10x10 м, 6 временных пробных площадок 1x1 м, две трансекты на разновозрастных насыпях, идущих от верхней части отвалов (15 м над уровнем не затронутого антропогенными нарушениями субстрата) к их основанию. Остальная часть площадок заложена по маршруту Сарбай - Юго-Восточный отвал, В общей сложности в разных экспозициях иа разных отвалах было заложено SO пробных площадох н 14 трансект. Возраст отвалов определялся по маркшейдерским данным. На исследуемых участках представлены отвалы 30,25,15, Юн 5 - летнего возраста.

Описание растительности проводилось по стандартной геоботанической методике с использованием рекомендаций A.A. Корчагина (1964), В.М. Понятовской (1964). Динамика формирования фитоценозов изучалась на серии учетных площадок 10x10 м (Понятовская, 1964), Площадки закладывали на разновозрастных, но однотипных по свойствам грунтосмесей и микрорельефу участках. Исследуемые объекты в каждом случае характеризовали не менее чем пятью пробными площадками. На каждой пробной площади делалось описание растительных сообществ, определялось обилие видов по шкале Друде. Проективное покрытие определялось с использованием сетки Раменского (1970). С учетом экологии и биологии видов выяснялись особенности их размещения (Сукачев, 1915, 1928, 1950,1956,1975; Грейг-Смит, 1967; Работное, 1972,1983).

Выделение стадий сингенеза производилось на основе схемы, предложенной А.Г, Вороновым, Л.Н. Тагуновой (1957) с уточнением Л.Я, Курочкиной и В.В. Вухрер (1987).

Наблюдения велись ежегодно в течение 1997 - 2000 гг. с апреля по сентябрь. Собран гербарий (более 1000 листов), хранящийся в Костанайском госуниверситете. Часть материала передана в гербарий Института экологии растений и животных УрО РАН.

Кроме того, шучено состояние ранее рекультивирован ньсх участков. Для этого в 1999 - 2000 гг. вторично обследован Лиманный отвал Сарбайского рудника, работы на котором были проведены в 1980-ые годы сотрудниками лаборатории промышленной ботаники Уральского университета, под руководством Т.О. Чибрик. Сделаны описания сформировавшихся ку льтурфитоценозое, дана их геоботаническая характеристика с использованием рекомендаций A.A. Корчагина (1964), В.М. Понятовской (1964). Выяснен видовой состав деревьев, кустарников и травянистых растений, произрастающих на отвалах и закрепившихся в результате опытных работ по рекультивации.

ГЛАВА 3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Географическое положение, геологическое строение и рельеф

Сокол овско-Сарбайсьсий горнообогатительный комбинат располагается на территории Костанайской области Республики Казахстан в пределах Тургайского прогиба, точнее в его северной части, на территории Тургайской равнины. В геологическом строении Костанайской области участвуют структуры как уральского, так и центрально-казахстанского происхождения.

Характерной особенностью рельефа Тургайской равнины является множество больших и малых озерных котловин, степных блюдец и западин с осиново-березовымк колками, реже удлиненных, весьма значительных по размерам, но неглубоких депрессий, представляющих собой, по-видимому, следы древних ложбин стока, К этим депрессиям приурочены крупные, частично пересыхающие озера. Увалы, чередующиеся с озерными депрессиями, обладают весьма пологими склонами н плоскими очертаниями.

3.2. Гидрография

Речная сеть региона сформирована реками двух бассейнов - Иртышского (Тобол, Ишим и их притоки) и бессточного Тургайского (Тургай с притоками).

3.3. Климат

Основные черты климата района исследования - засушливость и резкая континентальность. Малое количество осадков, сильная, возрастающая к югу засушливость, большая испаряемость, а также сильные ветры зимой, сдувающие снег с полей, а весной и летом поднимающие пыльные бури, являются неблагоприятными климатическими факторами региона. К благоприятньсм чертам климата следует отнести большое число часов солнечного сияния и соответственно весьма значительный приток солнечной энергии в течение года, атакже сравнительно длинный безморозный период.

3.4. Почвы

На территории Тургайского прогиба развиты следующие типы почв: черноземы обыкновенные средиегумусовые, малогумусовые черноземы, темно-каигтановые и каштановые, светло-каштановые, бурые, солонцы и солончаки, луговые, песчаные,

3.5. Растительность

Растительность Тургайского прогиба находится в тесной зависимости от климатических условий и развитых здесь почв. С севера на юг выделяется несколько растительных зон: лесостепная, степная (с подзонами разнотравно - ковыльных, красноковыльных и сухих ковылковьк степей, а также разнозлаковых сухих степей), полупустынная, пустынная (Борисова и др., 1957; Демченко, 1961).

ГЛАВА 4. ТАКСОНОМИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ФЛОРЫ ОТВАЛОВ

Согласно результатам наших исследований с учетом литературных данных (Чибрик, 1990; Терехова, 1985; Конысбаева, 2003 б) и образцов, хранящихся в гербариях Костанайского госуниверситета и Института экологии растений и животных УрО РАН, флора сосудистых растений отвалов насчитывает 208 видов, относящихся к 33 семействам и 118 родам.

4.1. Систематический список видов

Приводится систематический список сосудистых растений изученных биотопов с указанием распространения видов, принадлежности к морфологическим, ценотическим и экологическим группам, географическим элементам флоры,

4.2. Анализ флоры

Полученные данные о соотношении морфологических групп свидетельствуют о том, что во флоре отвалов Сарбайского рудника преобладают травянистые многолетники (119 видов, 57%), а также велика роль однолетников (44 вида, 21%), и одно-двулетников (23 вида, ]1%), В совокупности на долю травянистых растений приходится 186 видов, или 89% флоры. Доля однолетников и одно-двулетников во флоре отвалов (67 видов, 32%) значительно больше, чем в целом для Тургайского прогиба (23,4%). Это объясняется тем, что одно- и одно-двулетники продуцируют большое количество семян, способных быстро заселять обнаженный субстрат и давать плодовитое потомство.

Роль полукустарников (например, Kachia proslrata, Limonium gnielinii и др.), полукустарничков (например, Onosmet simpücissima, Thymus marschallianus и Др.), а также кустарников (Genista tinctoria, Elaeagnus angussifolia и др.) И деревьев (Beiula pendula. Acer negundo) в составе флоры невелика.

Из ценотических групп доминирующее положение в составе флоры занимает степная (26%), а также лугово-степная (18%). К этим группам примыкает и степно-

луговая (7%). Таким образом, на долю растений ксероморфного типа приходится (51%) всех присутствующих видов.

Примечательна также высокая доля сорных растений (59 видов, 28%). Среди них преобладают представители семейств Chenopodiaceae {Chenopodiutn album, Chenopodium urbicum, Alriplex miens и др.), Brassiacaceae (CapscUa bursa-pasioris, Dexcurainia sophia. Lepidium ruderah и др.), Boraginaceae (Lappula echinaia, Nonea pulla, Hyoscyamus niger и др.), Poligonaceae (Poligonum aviculare и др.) Urticaceae (Urtica dioica), Asteraceae {Artemisia absinthium, Crepis teclorum, Erigeron canadensis и др.).

В экологическом спектре флоры отвалов преобладают представители ксероморфных групп: ксерофиты (39 видов, 18,8%), мезоксерофиты (57 видов, 27%) и ксеромезофиты (44 видов, 21%); в совокупности на их долю приходится 140 видов, или 66,8%. Второе по значению место занимают мезофиты (50 видов, 24%). Присутствие галофитов (Salsola collma, Limonium gmelinii. Saussurea salsa и др.) - всего 8 видов, или 3,8% - объясняется повышенным содержанием минеральных солей в субстрате на некоторых участках отвалов, а присутствие ряда псаммофитов {¡satis line lor in, Anisantka lectorurn и др.) - всего 4 вида, или 1,9% - подверженностью некоторых участков отвалов ветровой эрозии. Доля других экологических групп в спектре флоры отвалов незначительна, В сложении флористического состава отвалов Сарбайского рудника участвуют виды 27 географических элементов. Выделенные элементы объединены в 4 группы ареалов: бореальную, степную, пустынную и космополитную.

ГЛАВА 5. ЕСТЕСТВЕННОЕ ЗАРАСТАНИЕ ОТВАЛОВ S.L Формирование растительности на благоприятном субстрате (четвертичные суглинки, неогеновые пески и супеси)

Ход естественного зарастания благоприятного субстрата можно подразделить на четыре стадии.

На I стадии общее проективное покрытие составляет 10-25 %, число видов 55. В ценотическом спектре наблюдается явное преобладание степных (14 видов) н лугово-степных (9 видов) растений, что составляет 48 % от общего числа видов. Весьма значительно представлена группа сорных растений (20 видов, или 36,3 % от общего видового состава). Характерно присутствие пустынно-степных и степно-пустынных растений, хотя на их долю приходится лишь небольшое число видов.

Анализ экологического спектра свидетельствует о явном преобладании ксероморфных растений • ксерофитов (12 видов), мезокссрофитов (18 видов) и ксеромезофитов (10 видов). Всего на долю ксероморфных растений приходится 40 видов,

т.е. 72,2 % от общего видового состава. Особо следует отметить незначительное присутствие галофнтов и псаммофитов (по одному виду).

Переход ко II стадии сукцессии сопровождается увеличением проективного покрытия до 30-50 %; общее число видов возрастает до 65. Изменение а соотношении ведущих семейств выражается в том, что в их первой триаде, после семейств Asteraceae (13 видов) и Роасеае (10 видов), на третье место выступает семейство Fabaceae (8 видов). Кроме того, отмечено незначительное увеличение числа видов в семействе Brassicaceae (4), Как и на предыдущей стадии, в ценотическом спектре сохраняется преобладание степных и лугово-степных растений. Число пустынно-степных видов остается на прежнем уровне, а степно-nyстыниых возрастает до двух видов.

Соотношение экологических групп по сравнению с предыдущей стадией изменяется незначительно. Однако следует обратить внимание на некоторую, хотя и не очень существенную, мезофнтизацию, что выражается в увеличении числа мезофитов (до 15 видов) и появлении мезогигрофитов (1 вид).

Изменения, происходящие на III стадии сукцессии, проявляются прежде всего в возрастании сомкнутости травяного покрова до 50-70 %. Число видов увеличивается до 67. Спектр ведущих семейств остается приблизительно на прежнем уровне. Число видов, относящихся к степной, лугово-степной и степно-луговой ценотическим группам, остается почти без изменения. Однако весьма характерно появление, хотя и в небольшом количестве, лесных, лесо-луговых, болотно-луговых видов, что свидетельствует о некоторой мезофитизации травяного покрова. Это в равной степени касается соотношений экологических групп. Число видов, относящихся к ксероморфным группам, остается на прежнем уровне, зато увеличивается число мезофитов.

IV стадия сукцессии характеризуется формированием сомкнутого травяного покрова; проективное покрытие достигает 70-90 %, Существенных изменений в спектре ведущих семейств не происходит. Число видов несколько уменьшается (до 62).

Соотношение ценотических групп сохраняется приблизительно на прежнем уровне, но выпадают из состава травяного покрова некоторые сорные виды, что и вызывает главным образом уменьшение общего видового состава.

Изменения, происходящие в соотношении экологических групп, проявляются в выпадении галофнтов, некоторых ксерофитов и мезоксерофитов. Уменьшается доля сорных растений. В конечном счете на IV стадии сукцессии формируется растительный покров, сходный по своему составу и структуре с растительностью, характерной для прилегающих к карьеру естественных степных фитоценозов. Происходят изменения в составе доминантных видов и видов с высокими оценками обилия. В конечном счете на этой стадии сукцессии господство переходят к полыням Artemüia austriaca, А.

{1гасипси1и$, вейнику Са!а>1Ю£го$й$ ер/десм, типчаку Га!иса \aksiaca, ковылю сарШша и ряду представителей разнотравья.

5.2. Формирование растительности на неблагоприятном субстрате (опоки и чеганскш глины)

На этом типе субстрата можно выделить три стадии сукцессии.

I стадия характеризуется низким проективным покрытием (5-15 %); значительная часть поверхности субстрата оголена. На вершинах гряд («взлобки») наблюдается ветровая эрозия. Общее число видов 23. Преобладающие цеиотические группы • степная (3 видов) и сорная (10 видов); участие остальных цеиотическнх групп незначительно.

В экологическом спектре наблюдается явное преобладание ксероморфных растений - ксерофитов (8 видов), мезоксерофитов (6 видов) и ксеромезофитов (4 вида). В совокупности они составляют 78,3 % от общего числа видов на этой стадии. Характерно присутствие небольшого числа гал офитов {1 вид).

При переходе ко II стадии общее проективное покрытие возрастает до 15-30 %, число видов увеличивается до 32, Спектр ведущих семейств несколько изменяется, в первую триаду входят АЕКгасеае (10 видов), Роасеае (5) и РаЬасеае (3). Возрастает число видов в семействе Вгаыкасеае (2).

В ценотнческом спектре изменения происходят за счет возрастания числа степных растений (10 видов) и сорных (13 видов). В составе флоры появляются два лугово-степньа вида, отсутствовавших на предыдущих стадиях сукцессии, и по одному виду - в степ но-луговой и луговой цеиогических группах,

В экологическом спектре изменения проявляются в форме существенного увеличения числа мезоксерофитов (до 11 видов) и ксеромезофитов (до 7 видов). В остальных группах изменения отсутствуют или несущественны.

На III стадии сукцессии общее проективное покрытие увеличивается до 30-60 %, хотя в целом растительный покров остается слабосомкнутым, В спектре ведущих семейств прослеживается незначительное увеличение числа видов из семейства А&егасеае. Общее число видов 33. Существенного изменения соотношения ценотических групп на этой стадии сукцессии не наблюдается. Это в равной степени касается и соотношения экологических групп.

5.3. Общие замечания

Возможность поселения растений на отвалах зависит от климата, положении в рельефе, физических и химических свойств субстрата. Рано или поздно оголенный участок субстрата, благодаря стремлению к воспроизведению, или «растеканию жизни» ио В.И. Вернадскому, подвергается зарастанию. Этот процесс начинается с пионерной стадии. Состав пионерных группировок растений зависит от комплекса абиотических

факторов субстрата, а также от флоры соседствующих с данным экотолом участков, от ряда экологических факторов. Пионерные группировки растений на отвалах железорудных предприятий состоят в основном из сорных растений, среди которых преобладают однолетники н одно-двулетники. При попадании зачатков растений на оголенный субстрат отвалов происходит жесткий отбор видов.

Существует определенная зависимость флоры отвалов от флоры окружающих участков. Однако многие виды из соседствующих с отвалами фитоценозов не способны занять свободные участки. Поэтому среди видов, формирующих фитоцеиозы на отвалах, значительна роль пришлых растений, чуждых местной флоре, но способных выжить и расти в новых климатических условиях н на новом субстрате. Наличие их расширяет возможность поселения на нем видов, различных rio экологическим свойствам. Однако условия среды на зарастающих участках далеко не одинаково благоприятны для всех растений. Поэтому происходит жесткий экотопический отбор: всходы одних растений отмирают сразу, другие приживаются, но остаются в угнетенном состоянии, растения не цветут, не размножаются, В дальнейшем на техногенных субстратах появляются и выживают растения, имеющие ряд преимуществ: обильное плодоношение, летучесть плодов и семян, способность к вегетативному размножению, высокая всхожесть семян, хорошо развитая корневая система, устойчивость против вредителей,

В ходе сукцессия на отвалах уменьшается доля сорняков, однолетних и одно-двулетних видов, доминирующих на ранних стадиях зарастания.

На более продвинутых стадиях сукцессии основная ценообразующая роль принадлежит ксерофитам и мезофитам. Увеличивается доля злаковых. Около 70% всех видов принадлежит к зональной растительности.

ГЛАВА 6. АНАЛИЗ ОПЫТНЫХ РАБОТ ПО РЕКУЛЬТИВАЦИИ ОТВАЛОВ

Пользуясь маркшейдерскими данньши, нами в 1999 - 2000 гг. было проведено обследование участков Лиманного отвала, где в 1980-е годы группой Т.С Чибрик и Э.Б. Тереховой велись ре культивационные работы (рис. 6,1), Эти участки выделяются на общем фоне растительного покрова большим разнообразием видов, присутствием ряда культивируемых растений, некоторые из которых отличаются высоким обилием. Наблюдения велись на четырех опытных участках в двух вариантах: I - где проводились дополнительные агротехнические мероприятия и II - без дополнительных агротехнических мероприятий.

По всем исследуемым участкам можно отметить одну общую черту: посаженные в процессе агротехнических мероприятий у подножия отвалов кустарники (Caragarta frutex, Ribes diacaníha, Rosa cinnamomea. R. spinosissima, Spiraea crenata) выпали из состава

Участок № I Четвертичные и неогеновые

(ИСКИ.

I

Покрытие споем почвы

II

Б» покрытия почвы

* Б *

Б у V

У V О

Проест, покрыт. 70-50°/1

Внесение удобрений "И РК Участок № 2 »V» Б ОО и Четвертичные О »

лессовидные Б £ Б V V V суглинки. Л *

V V у О О V V

V V*

V V V В

V Б

* V V

Проект, покрыт. 45-50°/> Без удобрений_

/

> Б О

V V V

V Б

Б О Л V ¥

V О О V V

V V О

У Т V V

Участок №3

Меловые

супеси.

Проект. покрыт.85-90% Покрытие слоем почвы

Проект, покрыт. 50-65% Бе1покрытия почвы

Участок №4

Чеганские

глины.

Проект, покрыт. 40%

Проект, покрыт, 22-24%

Италяцслой супеси 100 см, + покрытие слоем почаы 10 см.

Б с} изоляционного слоя и покрытия ПОЧВОЙ

Проект, покрыт, 30-35% Проект, покрыт, 10-15%

Рис. 6.1. Состояние опытных участков через 18-20 лет после проведения рекультивации.

Варна «ты опытов: 1-е проведением дополнительных агротехнических мероприятий Е1 -без дополнительных агротехнических мероприятий

V - травянистые растения; древесные: Б-береза; кустарники: О-облепиха, Л-лох.

сообщества. Наиболее приспособленными, и с высокой жизненностью в данных условиях оказались облепиха круши но видная Hippophae rkamnoides и лох узколистный Elaeagrtus nngusti/olia. Из травянистых растений наиболее приспособленными оказались Fesltica pseudovina, F. valesiaca, Koehria crhlala, Bromopsis inermis, Artemisia dracunculus, A. marschaliiana, Astragalus wolgeiuis, A, danicus, Vicia cracca, Medicago romanica, M. falcate. Meliiotus albus. M, officinalis, Linaria vulgaris, Thymus marschattianus. Calamagrostis epigeios.

ВЫВОДЫ

1. Отвалы предприятий железорудной промышленности в Северном Казахстане сложены комбинацией грунтов, различных по минералогическому составу, физико-химическим свойствам и степени токсичности.

Наличие в районе Соколово-Сарбайского горнообогатительного комбината отвалов, разных по времени их формирования (5; 10; 15; 25; 30 - летнего возраста), дает возможность выявить закономерности их естественного зарастания, а также оценить результаты опытов по их рекультивации, проведенных в 1982-1987 гг,

2. Грунты, слагающие отвалы, по степени их пригодности для произрастания растений могут быть подразделены на две большие категории: благоприятные (четвертичные суглинки, неогеновые пески и супеси) и неблагоприятные (третичные опоки и чеганские глины).

3. В степной зоне Северного Казахстана на поверхности отвалов создаются специфические условия среды (малое количество осадков в период вегетации, резкие колебания температуры, сильные ветры и суховеи, усиленный сток влаги с поверхности субстрата и накопление ее в небольших понижениях и т. п.). Все это вызывает жесткий экотопический отбор растений, поселяющихся на оголенном субстрате.

Формирование флоры отвалов происходит в результате заноса плодов и семян растений, произрастающих на прилегающих к отвалу участках степи, а также в результате расселения некоторых растений, культивируемых как в прилегающих населенных пунктах, так и на самих отвалах.

4. Флору сосудистых растений отвалов Сарбайского рудника слагают 208 видов сосудистых растений, относящихся к 33 семействам и 118 родам. Первую триаду семейств составляют Asieraceae, Роасеае и Fabaceae, что характерно для аридных районов. Среди морфологических групп растений, составляющих флору отвалов, преобладают травянистые многолетники (119 видов, или 57%), а также однолетники и одио-двулетники (67 видов, или 32%). Кроме того, присутствуют деревья (2 вида), кустарники (б видов), полукустарники (9 видов) и полукустарнички (5 видов).

Среди ценотических групп преобладают степные растения {53 вида, или 26%), а также пугово-степные н степно-луговые (52 вида, или 25%). Весьма характерно присутствие большого числа сорных растений (59 видов, или 28%). Заслуживает внимания присутствие, хотя н а небольшом количестве, яустьшно-стегшых и степно-пусшиных растений. В экологическом спектре флоры отвалов преобладают ксерофиты (39 видов, 18,8%), мезоксерофнты (5? видов, или 27%) и ксеромезофиты (44 вида, или 21%). Характерно присутствие в небольшом количестве галофнтов к псаммофитов.

5. В ходе исследования выявлены существенные различна процесса естественного зарастания отвалов в зависимости от состава грунта. На благоприятном субстрате (четвертичные суглинки, неогеновые пески и супеси) выявлены четыре стадии сукцессии. В ходе сукцессии формируется сомкнутый травяной покров (проективное покрытие 7090%) с преобладанием Artemisia austriaca, A dracunculus. Fesinta vaksiaca, Stipa capiilaia и ряда представителей разнотравья. По своему составу и характеру растительный покров на ^стадии сукцессии приближается к растительности прилегающих к отвалу степных участков.

6. На неблагоприятном субстрате (опоки и чеганские глины) естественное зарастание отвалов происходит более замедленными темпами. Выявлены три стадии сукцессии, причем на Ш стадии формируется бедный по видовому составу растительный покров (33 вида) с низким проективным покрытием; в его составе велика доля сорных растений (14 видов); преобладающие и наиболее характерные виды Artemisia dracunculus, A. absinthium, Polygonum aviculare,

7. Результаты исследования показывают, что в ходе естественного зарастания на благоприятном субстрате формируются достаточно сомкнутые растительные сообщества, способные закреплять субстрат и выполняющие важную почвозащитную н средоулучшающую функции, В противоположность этому на неблагоприятном субстрате формирование растительности происходит крайне замедленно, причем образуются разреженные сообщества с большим участием сорных видов, неспособных закреплять субстрат, а кк средоулучшающая способность крайне невелика.

8. Анализ результатов опытных работ по рекультивации отвалов, проведенных в 1982-1987 гг., показал, что на благояриятном субстрате создание культурфнтоценозов возможно путем посева травянистых растений, а также посадки деревьев к кустарников без дополнительных агротехнических мероприятий. На неблагоприятном субстрате создание культурфитоценозов возможно только при условии покрытия поверхности субстрата почвеяным плодородным слоем, а также в ряде случаев - при условии внесения м инеральн ых удобрени В.

9. По истечении приблизительно 20 лет после проведения работ по рекультивации на отвалах выжили и сформировали относительно сомкнутые растительные группировки следующие виды травянистых растений: полыни Artemisia austríaca, A. frígida, А, mar schall ¡arta; типчак Festuca vaíeshcai астрагалы Astragalus wolgensls, A. onobrychis, A. danicus; клевер Trifolium pratense-, люцерна Medicago falcóla; донники Melilotas albus, M. officinalis. Из древесных растений наиболее пригодными для закрепления отвалов оказались облепиха крушиновшшая Hippophae rhamnoides и лох узколистный Elaeagnuí angMtifolia. Кроме того, на отвалах естественным путем расселилась с высокими показателями жизненности береза повислая Be tula pendula, зачатки которой заносятся на отвалы ветром из ближайших населенных пунктов.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Конысбаева Д.Т. Естественное зарастание отвалов предприятий железодобываюшей промышленности в Северном Казахстане // Современные проблемы популяционной, исторической и прикладной экологии. Материалы конф. Екатеринбург: Из-во «Екатеринбург», 1998.-С. 180-184.

2. Конысбаева Д.Т. Сукцессии растительности на техногенных субстратах предприятий железодобываюшей промышленности Северного Казахстана !! Развитие идей академика С.С. Шварца в современной экологии. Материалы Всероссийской науч. конф. Екатеринбург, 1999. - С. 219-224.

3. Конысбаева Д.Т. Изменение соотношения ценотических и экологических групп растений в ходе самозарастания отвалов Сарбайского рудника // Современные проблемы популяционной, исторической и прикладной экологии. Материалы конф. Екатеринбург, 2001.С. 108-110.

4. Конысбаева Д.Т. Влияние субстрата промышленных отвалов на формирование растительности I! Вестник науки КГУ им. Байтурсынова. Костанай, 2002. - С. 152-158.

5. Конысбаева Д.Т. Естественное зарастание отвалов предприятий железорудной промышленности в Северном Казахстане // Биологическая рекультивация нарушенных земель. Материалы Между нар. совещ. 3- -7 июня 2002 г. Екатеринбург: Из-во УрО РАН, 2003.-С. 141-149.

6. Конысбаева Д.Т, Флора промышленных отвалов Сарбайского рудника. Костанай: Из-во Костанайского гос. ун-та, 2003. - 30 с.

Подписано в печать 14.04.03. Формат 60Х84П6. Усд.печ.л. 1,0 Печать офсетная. Тираж 100 экз. Заказ №

Копировальный центр ООО «ЦМИК» г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 137, тел. 56-08-26 Свидетельство о регистрации № 05162 серия 1-ЛИ

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Конысбаева, Дамиля Туремуратовна

Введение.

Глава 1. Современное состояние проблемы закрепления промышленных отвалов растительностью.

Глава 2. Район, объекты и методика исследований.

2.1. Район и основные объекты исследований

2.2. Характеристика грунтосмесей, образующих отвалы

2.3. Особенности условий среды на отвалах

2.4. Методика исследований и объем выполненных работ

Глава 3. Природные условия района исследования.

3.1. Географическое положение, геологическое строение и рельеф

3.2. Гидрография

3.3. Климат

3.4. Почвы

3.5. Растительность

Глава 4. Таксономическое разнообразие флоры отвалов.

4.1. Систематический список видов

4.2. Анализ флоры

Глава 5. Естественное зарастание отвалов.

5.1. Формирование растительности на благоприятном субстрате (четвертичные суглинки, неогеновые пески и супеси)

5.2. Формирование растительности на неблагоприятном субстрате (опоки и чеганские глины)

5.3. Общие замечания

Глава 6. Анализ опытных работ по рекультивации отвалов.

6.1. Некоторые общие положения

6.2. Опыты по рекультивации, проведенные в 1982 - 1987 гг., и их предварительные результаты

6.3. Результаты ранее проведенных опытов по данным обследования в 1999 - 2000 гг. 6.4. Общее заключение

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Формирование растительного покрова на отвалах предприятий железорудной промышленности в Северном Казахстане"

Охрана среды обитания и рационального природопользования относится к числу важнейших глобальных проблем современности. В Казахстане уделяется большое внимание различным аспектам научнообоснованной охраны природных ресурсов страны, их рационального использования, возобновления и обогащения. Это нашло отражение в таких документах, как «Концепция экологической безопасности Республики Казахстан» (1996), законы «Об охране окружающей среды» и «Об особо охраняемых территориях» (1997). Казахстан присоединился к Конвенции о биологическом разнообразии и по борьбе с опустыниванием и ратифицировал ее. При этом особое внимание уделяется изучению измененных природных ландшафтов - терриконов, отвалов, хвостохранилищ промышленных предприятий. Восстановление таких земель и возвращение их во вторичный хозяйственный оборот является важной социальной и экологической задачей, способствующей стабилизации условий окружающей среды.

Таким образом, охрана природы и рациональное природопользование, в том числе восстановление нарушенных земель, являются составной частью программы развития государства и имеют социально-экономическое и научное значение.

Современный период развития производства характеризуется интенсивным проникновением человека в структуру и функции биосферы и как результат - на месте естественного природного ландшафта возникает ландшафт техногенный. Его наиболее распространенным типом служит карьерно-отвальный, свойственный району открытой и подземной добычи полезных ископаемых. Во всех странах мира при извлечении из недр полезных ископаемых стремительно увеличиваются бесплодные территории (bad lands), которые оказывают губительное действие на окружающие сельскохозяйственные и лесные угодья.

Непосредственное влияние хозяйственной деятельности человека на любой из компонентов окружающей среды влечет за собой и изменение остальных факторов. При добыче полезных ископаемых изменяются рельеф местности и почвенные условия, прежде всего уничтожается плодородный слой почвы, изменяются растительный и животный мир, микроклимат, состав атмосферного воздуха. Нарушенные земли часто являются источником загрязнения окружающей среды. Большим разрушительным действием обладают отвалы, занимающие огромные территории. Как правило, под ними погребены площади, которые ранее использовались в народном хозяйстве.

В степной зоне Казахстана можно выделить несколько типов антропогенных факторов воздействия на растительность -сельскохозяйственные, техногенные, рекреационные (Рачковская, Огарь, 1999). В настоящее время на территории Республики Казахстан эксплуатируется более 43 месторождений полезных ископаемых. При этом нарушается растительный покров, создаются новые формы рельефа -глубокие котловины, карьеры, терриконы, т.е. нарушается геологическая основа ландшафтов.

В структуре промышленного производства особое место занимает черная и цветная металлургия. Долголетняя эксплуатация крупных производственных территориальных комплексов, приводит к деградации растительного покрова на больших площадях. При этом растительный покров полностью трансформируется и представляет собой вторичные разреженные сообщества. Площадь техногенно нарушенных земель в Казахстане составляет 181,3 тыс. га.

На таких территориях наблюдается повышение концентрации токсичных соединений, окислов тяжелых металлов, ухудшается жизненное состояние растений, замедляется скорость их роста, что в конечном итоге приводит к утрате генофонда, упрощению структуры сообществ и снижению их функциональной роли в биосфере. Техногенно нарушенные земли являются источником загрязнения окружающей среды на значительных площадях. Поэтому рекультивация таких земель и возвращение их во вторичный хозяйственный оборот - это важная социально-экономическая задача, решение которой необходимо для стабилизации условий окружающей среды. Однако это процесс сложный, требующий дифференцированного подхода в зависимости от физико-химических свойств пород и многих других факторов.

Мощность рудодобываемых предприятий неуклонно возрастает. Следовательно, сокращаются плодородные степные территории, которые использовались или могли бы использоваться для получения сельскохозяйственной продукции. В связи с тем, что избежать сокращения этих территорий невозможно, а рекультивация требует огромных капиталовложений и не всегда осуществима в силу сложившихся экономических условий, необходима разработка альтернативного варианта ограничения отрицательного воздействия промышленных отвалов на окружающую среду - содействие их естественному самозарастанию. Это в свою очередь обусловливает необходимость тщательного изучения свойств субстрата, сложившихся на отвалах, закономерностей их зарастания растительностью. Естественная растительность таких отвалов является в значительной степени индикатором пригодности грунтов для биологической рекультивации, а изучение ее видового состава облегчает подбор ассортимента растений для этой цели.

В Северном Казахстане открытым способом добываются черные металлы, медная руда, уголь и асбест. Наибольшее промышленное значение имеют уникальные железорудные месторождения: Соколовское, Сарбайское, Качарское, Лисаковское. Они являются сырьевой базой Соколовско-Сарбайского горнообогатительного объединения. Открытые горные разработки полезных ископаемых приводят к необратимым нарушениям растительного покрова. На больших площадях возникают обширные «пустыни» - промышленные отвалы.

В течение последних 30-40 лет в районе г. Рудного (Костанайская область, Северный Казахстан) накопились отвалы разного возраста. В 1980-е годы научная группа Уральского государственного университета под руководством Т.С. Чибрик и Э.Б. Тереховой проводила обследование этих отвалов с целью разработки методов их рекультивации. Рекультивационные работы проведены в опытном порядке на небольшой площади.

В настоящее время комбинат не располагает средствами на проведение рекультивации в большом объеме. Поэтому представляет интерес как изучение процессов естественного зарастания отвалов, так и анализ результатов ранее проведенных работ по рекультивации.

Цель исследования состоит в выявлении закономерностей формирования растительного покрова на отвалах предприятий железорудной промышленности в условиях степной зоны Северного Казахстана (на примере Сарбайского рудника).

Задачи исследования:

1. Разработать классификацию отвалов в зависимости от минералогического состава, физико-химических свойств, степени токсичности слагающих их грунтосмесей, а также пригодности для произрастания растений.

2. Выявить состав флоры, формирующейся на отвалах, соотношение морфологических, ценотических, экологических и географических групп видов.

3. Изучить стадии сукцессий растительности на отвалах, различных по свойствам грунта; проследить изменения флористического состава, соотношения ценотических и экологических групп растений на разных стадиях формирования растительного покрова.

4. Оценить результаты опытов по рекультивации отвалов, проведенных в 1982-1987 гг.

Научная новизна и практическая значимость

Впервые получены данные о составе и особенностях флоры и растительности на отвалах железорудной промышленности в условиях степной зоны Северного Казахстана. Выявлены закономерности формирования фитоценозов на отвалах в зависимости от их возраста и состава грунта. На основании выполненного автором обследования дана оценка результатов ранее осуществленных (1982-1987гг.) опытов по рекультивации отвалов. Полученные данные могут быть использованы при планировании и осуществлении мероприятий по оздоровлению окружающей среды в районе железорудных предприятий в Северном Казахстане.

Данные о составе флоры и динамике растительности на отвалах Сарбайского рудника, а также собранный гербарий используются в учебной и научной работе кафедры биологии Костанайского государственного университета им. А. Байтурсынова.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Флора отвалов железорудной промышленности представлена 208 видами сосудистых растений, относящихся к 33 семействам и 118 родам. В ее состав входят преимущественно травянистые многолетники, но также довольно велика роль однолетников и одно-двулетников. В составе ценотических групп преобладают степные виды, в экологическом спектре -ксерофиты. Весьма характерно значительное участие сорных растений.

2. На благоприятном субстрате (четвертичные суглинки, неогеновые пески и супеси) в ходе сукцессий формируются достаточно сомкнутые растительные сообщества, близкие к зональному степному типу растительности, способные выполнять почвозащитную и средоулучшающую функции. В противоположность этому на неблагоприятном субстрате (опоки и чеганские глины) сукцессии проходят крайне замедленно, в результате чего формируются разреженные фитоценозы, почвозащитная и средоулучшающая функции которых невелики.

3. Анализ ранее проведенных опытов по рекультивации показывает, что на благоприятном субстрате (четвертичные суглинки, неогеновые пески и супеси) возможно создание культурфитоценозов без дополнительных агротехнических мероприятий, а на неблагоприятном субстрате (опоки и чеганские глины) - только при условии покрытия поверхности слоем плодородной почвы, а в ряде случаев и внесения удобрений.

Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Конысбаева, Дамиля Туремуратовна

7. Результаты исследования показывают, что в ходе естественного зарастания на благоприятном субстрате формируются достаточно сомкнутые растительные сообщества, способные закреплять субстрат и выполняющие важную почвозащитную и средоулучшающую функции. В противоположность этому на неблагоприятном субстрате формирование растительности происходит крайне замедленно, причем образуются разреженные сообщества с большим участием сорных видов, неспособных закреплять субстрат, а их средоулучшающая функция крайне невелика.

8. Анализ результатов опытных работ по рекультивации отвалов, проведенных в 1982-1987 гг., показал, что на благоприятном субстрате создание культурфитоценозов возможно путем посева травянистых растений, а также посадки деревьев и кустарников без дополнительных агротехнических мероприятий. На неблагоприятном субстрате создание культурфитоценозов возможно только при условии покрытия поверхности субстрата почвенным плодородным слоем, а также в ряде случаев - при условии внесения минеральных удобрений.

9. По истечении приблизительно 20 лет после проведения работ по рекультивации на отвалах выжили и сформировали относительно сомкнутые растительные группировки следующие виды травянистых растений: полыни Artemisia austriaca, A. frigida, A. marschalliana; типчак Festuca valesiaca; астрагалы Astragalus wolgensis, A. onobrychis, A. danicus; клевер Trifolium pratense; люцерна Medicago falcata; донники Melilotus albus, M. officinalis. Из древесных растений наиболее пригодными для закрепления отвалов оказались облепиха крушиновидная Hippophae rhamnoides и лох узколистный Elaeagnus angustifolia. Кроме того, на отвалах естественным путем расселилась с высокими показателями жизненности береза повислая Betula pendula, зачатки которой заносятся на отвалы ветром из ближайших населенных пунктов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Конысбаева, Дамиля Туремуратовна, Екатеринбург

1. Абдулина С.А. Список сосудистых растений Казахстана / Под ред. Р.В. Камелина. Алматы, 1998. - 187 с.

2. Атлас Кустанайской области. М.: Изд-во Гл. упр. геодезии и картографии Гос. геол. комитета СССР, 1963. - 79с.

3. Агроклиматические ресурсы Кустанайской области. М.: Гидрометиздат, 1969. - 70 с.

4. Байтенов М.С. Флора Казахстана. Т. 1: Иллюстрированный определитель семейств и родов. Алматы: Гылым, 1999. - 400 с.

5. Баранник Л.П. Естественное зарастание угольных отвалов в Кузбассе: (на прим. Байдаевского карьера) // Охрана горных ландшафтов Сибири. -Новосибирск, 1973.-С. 52-58.

6. Берг Л.С. Опыт разделения Сибири и Туркестана на ландшафтные и морфологические области // В честь 70-летия Д.Н. Анучина. СПб., 1913. -С.3-37.

7. Бобоедова A.A. О происхождении Тургайской ложбины // Четвертичный период Сибири.-М., 1966.-С. 187- 196.

8. Бобоедова A.A. Верхний миоцен нижний плиоцен Тургайского прогиба//Геология СССР. -М., 1971 а.-Т. 34, кн. 1. - С. 425-433.

9. Бобоедова A.A. Четвертичная система Тургайского прогиба // Геология СССР.-М.: Недра, 1971 б.-Т. 34, кн. 1.-С. 461-499.

10. Бондарь Г.А. О процессах естественного зарастания отвальных буроугольных и железорудных карьеров // Растения и промышленная среда. -Киев, 1971.-С. 149- 152.

11. Бондарь Г.А. Растительный покров надугольной толщи Александрийского буроугольного месторождения и вопросы фиторекультивации: Автореф. дис. . канд. биол. наук. — Днепропетровск, 1974.

12. Борисова И.В., Исаченко Т.И., Калинина A.B. и др. Список основных растений Северного Казахстана по жизненным формам и эколого-фитоценотическим группам // Геоботаника. — Л., 1961. Вып. 13. - С. 487514.

13. Борисова И.В., Исаченко Т.И., Рачковская Е.И. Основные ботанико-географические закономерности растительного покрова Северного Казахстана (с обзорной геоботанической картой) // Изв. ВТО. 1957 б. - Т. 89, №4.-С. 308-321.

14. Брагин A.B. Верхний олигоцен Тургайского прогиба // Геология СССР. -М., 1971.-Т. 34, кн. 1.-С. 375 -411.

15. Булава JI.H. Ландшафтно-индикационные исследования формирования растительности на отвалах Кривбаса // Растительность и промышленная среда. Свердловск, 1990.-С. 148-154.

16. Бусыгина Е.А. Развитие почвенных водорослей на мелиорированных выработанных торфяниках в зависимости от их водного режима: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Л, 1976. - 19 с.

17. Быков. Б.А. Геоботаника. Алма-Ата: Изд-во АН КазССР, 1957.-276 с.

18. Быков Б.А. Доминанты растительного покрова Советского Союза. -Алма-Ата, 1960-1965. Т. 1-3.

19. Быков Б.А. Вводный очерк флоры и растительности Казахстана. Алма-Ата: Наука, 1966. - 591 с.

20. Быков Б.А. Геоботаника. 3 изд., перераб. и доп. - Алма-Ата: Наука, 1978. -276с.

21. Воронов А.Г. Геоботаника. М.: Высш. шк., 1963. - 374 с.

22. Воронов А.Г. Геоботаника. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1973.-276с.

23. Воронов А.Г., Тагунова Л.Н. О стадиях формирования фитоценозов // Бюл. МОИП. Отд. Биол. 1957. Т. 62, вып. 5. С. 38-42.

24. Byxpep B.B. Формирование растительности новой суши в пустыне. -Алма-Ата: Гылым, 1990. 215с.

25. Гладков В.П. Естественное зарастание нарушенных разведочным бурением участков в северных районах Тимано-Печорского ТПК // Природопользование в системе хозяйств Европы, Северо-Востока. -Сыктывкар, 1987.-С.78-85.

26. Глазырина М.А. Особенности формирования флоры и растительности в условиях отвалов и карьеров открытых угольных разработок (на прим. Челябин. буроугол. бас.): Автореф. дис. . канд. биол. наук. Екатеринбург, 2002. - 17 с.

27. Горчаковский П.Л. Тенденция антропогенных изменений растительного покрова земли // Ботан. журн. 1979. - Т. 64, № 12. - С. 1697 - 1783.

28. Горчаковский П.Л., Мамаев С.А., Николаевский B.C. Закрепление растительностью отвалов золотодобывающей промышленности : Сб. науч. тр. // Растительность и промышленные загрязнения. Свердловск., 1966. - С. 111-122.

29. Горчаковский П.Л., Шурова Е.А. Редкие и исчезающие растения Приуралья. М.: Наука, 1982. - 208 с.

30. Горчаковский П.Л., Абрамчук A.B. Антропогенная трансформация лугов и проблема охраны генетических ресурсов их флоры // Растительный покров антропогенных местообитаний. Ижевск, 1988. - С.130-144.

31. Горчаковский П.Л. Антропогенная трансформация и восстановление продуктивности луговых фитоценозов. Екатеринбург: Изд-во «Екатеринбург», 1999. - 156 с.

32. Грейг-Смит П. Количественная экология растений. М., 1967. - 359 с.

33. Дарментаев С.А. Влияние буровых работ на экосистемы Тенгизского месторождения в северо-восточной Прикаспии // Тез. биол. межвуз. конф. молодых ученых. Каз. гос. ун-та. Алма-Ата, 1990. - С. 32.

34. Демченко Л.А. Растительный покров Кустанайской области // Тр. Ин-та ботаники АН Каз ССР. 1961. - Вып. 10.-С. 25-91.

35. Дзыбов Д.С., Денщикова Т.Ю. Начальные стадии самозарастания отвалов буроугольных месторождений в предгорьях Карачаево-Черкеские // Экология.-2001.-№4.-С. 303-306.

36. Димитровский К. Вопросы инфильтрационной способности почв в области СББ и Крушных гор // Симпозиум по вопросам рекультивации нарушенных промышленностью территорий. Лейпциг, 1970.

37. Дурасов A.M. Почвы черноземной полосы Северного Казахстана // Уч. зап. Казахстан, ун-та. 1957. -Т. 29.-С. 175- 189.

38. Дурасов A.M. Почвы Северного Казахстана. Алма-Ата, 1958. - 68с.

39. Дурасов A.M. Лугово-черноземные почвы Казахстана // Почвоведение.-1959 а.-№ 11.-С. 19-25.

40. Дурасов A.M. Солоди и серые лесные осолоделые почвы лесостепи Северного Казахстана// Почвоведение. 1959 б. - № 1. - С. 51-58.

41. Дурасов A.M. Почвенно-географическое районирование Северного Казахстана // Науч. тр. Ташкент, гос. ун-та. им. В.И. Ленина. Геогр науки. -1961. Вып. 186.-С. 156-157.

42. Евстифеев Ю.Г. Почвы Кустанайской области. Алма-Ата: Наука, 1966. -416с.

43. Илларионов А.Г. Новейшая тектоника Тургайского прогиба // Геология СССР.-М, 1971 а. Т. 34 кн, 2. - С. 203 - 229.

44. Илларионов А.Г. Геоморфология Тургайского прогиба // Геология СССР. М., 1971 б. - Т. 34, кн. 2. - С. 230 - 277.

45. Ипатов B.C., Кириков A.A. Фитоценология. СПб.: Изд-во С.Петербург. ун-та. 1999. - 316 с.

46. Колесников Б.П., Пикалова Г.М. Классификация промышленных отвалов и условия почвообразования на них // Рекультивация земель в СССР.-М., 1973.-С. 33-64.

47. Колесников Б.П., Пикалова Г.М. К вопросу о классификации промышленных отвалов как компонентов техногенных ландшафтов // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1974. С. 3-28.

48. Комиссар И.А., Шанда В.И., Ярков C.B. Особенности развития травяной растительности на отвалах Кривбасса. Кривой Рог, 1991. - 17 с.

49. Конысбаева Д.Т. Влияние субстрата промышленных отвалов на формирование растительности // Вестник науки КГУ им. Байтурсынова. Костанай, 2002. С. 152 - 158.

50. Конысбаева Д.Т. Флора промышленных отвалов Сарбайского рудника. Костанай: Из-во Костанайского гос. ун-та, 2003 б. 30 с.

51. Концепция экологической безопасности Республики Казахстан -Алматы, 1996.

52. Корчагин A.A. Видовой (флористический) состав растительных сообществ и методы его изучения // Полевая геоботаника. М.; Д., 1964. - Т. З.-С. 39-62.

53. Кулагин А.Ю. Ивы антропогенных неокотопов Предуралья и Южного Урала // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1982. - С. 105-113.

54. Кулагин А.Ю. Ивы: техногенез и проблемы оптимизации нарушенных ландшафтов. Уфа: Гилем, 1998. - 193 с.

55. Курочкина Л.Я., Вухрер В.В. Развитие идей В.Н. Сукачева о сингенезе // Вопросы динамики биогеоценозов: Докл. на IV ежегод. чтении памяти акад. В.Н. Сукачева, Москва, 18 нояб. 1985 г. М., 1987. - С 5- 27.

56. Лукина Н.В. Особенности формирования флоры и растительности в условиях золоотвалов тепловых электростанций: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Екатеринбург, 2002. - 18 с.

57. Маклецов П.И. О почвах Кустанайского округа: (Кратк. очерк). -Кустанай: Изд-во Кустан. краев, общества, 1930 55 с.

58. Масюк Н.Т. Изучение растительности пород и образующихся почв на участках открытых разработок в Никопольском марганцеворудном бассейне: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Днепропетровск, 1976. - 19 с.

59. Махнев А.К., Шилова И.И. Растительность в условиях техногенных ландшафтов Урала. Свердловск, 1989. - 159 с.

60. Махнев А.К., Чибрик Т.С., Трубина М.Р., Лукина Н.В., Гебель Н.Э., Терин A.A., Еловиков Ю.И., Топорков Н.В. Экологические основы и методы биологической рекультивации золоотвалов тепловых электростанций на Урале. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. - 356 с.

61. Махонина. Г.И. Начальные процессы почвообразования на отвалах Верхнеуфалейского никелевого месторождения // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1980.-С. 101-110.

62. Меньшиков Г.И. Динамика восстановления растительности техногенных территорий Урала // Промышленная ботаника: Состояние и перспективы развития: Тез. докл. респ. науч. конф, посвящ. 25- летию Донец, ботан. сада АН УССР.- Киев, 1990. С. 79-80.

63. Миркин Б.М., Розенберг Г.С. Толковый словарь современной фитоценологии. М.: Наука, 1983. - 134 с.

64. Миркин Б.М. Теоретические основы современной фитоценологии. М.: Наука, 1985.- 136 с.

65. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности: Учебник. М.: Логос, 2000. - 264 с.

66. Москалюк Т.А. Естественное восстановление растительности техногенных ландшафтов континентальной Чукотки // Биологические исследования на Горнотаежной станции. Владивосток, 1995. - № 2. - С. 72104.

67. Моторина Л.В., Овчинников В.А. Промышленность и рекультивация земель. М.: Мысль, 1975. - 240 с.

68. Неганова Л.Б. Развитие почвенных водорослей на промышленных отвалах как первый этап их зарастания: Автреф. дис. . канд. биол. наук. Свердловск. 1975. - 25 с.

69. Определитель растений Средней Азии. Ташкент, 1968-1994. - Т. 1-10.

70. Отчет по научно-исследовательской работе «Биологическая рекультивация отвалов», ССГПО. Рудный, 1990.

71. Отчет по Сарбайскому карьеру « Геоботанические исследования » ССГПО. Рудный, 1991.

72. Отчет по Сарбайскому карьеру «Отвалообразования». Рудный, 1999.

73. Пикалова Г.М. Зонально-географические закономерности формирования естественных сообществ на золоотвалах // Материалы XII Междунар. ботан. конгр.: Тез. докл. Л., 1975. - Т.2. - С. 552.

74. Понятовская В.М. Учет и характер размещения растений в сообществах // Полевая геоботаника. Л., 1964. - Т. 3. М. - С. 209-299.

75. Работнов Т.А. Изучение флюктуации: фитоценозов // Полевая геоботаника. Л., 1972. Т. 4. - С. 95 - 136.

76. Работнов Л.Г. Фитоценология. М., 1992. - 352 с.

77. Раменский Л.Г. Избранные работы: Пробл. и методы изучения растит, покрова. Л., 1970. - 334 с.

78. Рачковская Е.И., Огарь Н.П., Мариныч О.В. Факторы антропогенной трансформации и их влияние на растительность степей Казахстана // Степной бюл.- 1999.-№5.-С. 22-26.

79. Сахаров В.А. Нижний средний олигоцен Тургайского прогиба // Геология СССР.-М., 1971.-Т. 34, кн. 1. - С. 353- 375.

80. Серебряков И.Г. Жизненные формы высших растений и их изучение // Полевая геоботаника: В 5 т. -М.; Л., 1964. Т. 3. - С. 146-205.

81. Сперанская Е.С. Системный подход при изучении нарушений растительности, // Биоиндикация и биомониторинг: Сб. материалов Междунар. шк. семинара, Курск, 1988. - М., 1991. - С. 155-160.

82. Сукачев В.Н. Введение в учение о растительных сообществах. СПб, 1915.- 127 с.

83. Сукачев В.Н. Растительные сообщества (Введение в фитосоциологию). -М.; Л.: Книга, 1928.-232 с.

84. Сукачев В.Н. О некоторых основных вопросах фитоценологии // Проблемы ботаники. М., 1950. - Т. 1. - С. 449-464.

85. Сукачев В.Н. О некоторых современных проблемах изучения растительного покрова // Ботан. журн.- 1956. Т. 41, №4. - С. 476-486.

86. Сукачев В.Н. Избранные труды: В 3 Т. Л., 1972-1975.

87. Тарчевский В.В. Принципы и методы озеленения промышленных отвалов // Озеленение городов Кузбасса. Кемерово, 1963. - С. 105-113.

88. Тарчевский В.В. Промышленные отвалы и их освоение // Растительность и промышленные загрязнения. Свердловск. 1964. - Вып. 4: Охрана природы на Урале: Материалы конф. - С. 67 - 80.

89. Тарчевский В.В. Формирование первичного фитоценоза на каменноугольной золе, покрытой слоем почвы // Растительность и промышленные загрязнения. Свердловск, 1966.-С. 123-129.

90. Тарчевский В.В. Закономерности формирования фитоценозов на промышленных отвалах: Автореф. дис. . д-ра биол. наук / Том. Ун-т. -Томск, 1967. 36 с.

91. Тарчевский В.В. Классификация промышленных отвалов // Растительность и промышленные загрязнения. Свердловск, 1970 а Вып. 7: Охрана природы на Урале. - С. 84-89.

92. Тарчевский В.В. К вопросу о выделении новой отрасли ботанических знаний промышленной ботаники // Растительность и промышленные загрязнения. - Свердловск. 1970 б. - Вып: Охрана природы на Урале. 7. - С. 5-9.

93. Тарчевский В.В., Чибрик Т.С. Изучение естественной растительности как необходимый этап биологической рекультивации отвалов при открытой добыче бурых и каменных углей // Растения и промышленная среда. Киев, 1969.-С. 19-27.

94. Тарчевский В.В., Чибрик Т.С. Естественная растительность отвалов при открытой добыче каменного угля в Кузбассе // Растительность и промышленная среда. Свердловск, 1970. - С. 65-77.

95. Телятников М.Ю. Антропогенная трансформация растительного покрова типичных тундр полуострова Ямал: (На прим. Бованенков. газоконденсат, месторождения) // География и природ, ресурсы. 1993. - № 2.-С. 51-57.

96. Терехова Э.Б. Грунты отвалов Соколовско-Сарбайского железорудного месторождения и оценка их пригодности для развития растений // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1976.-С. 123-131.

97. Терехова Э.Б. Пригодность вскрышных пород карьеров Казахстана для биологической рекультивации // Рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых. М., 1977. - С. 279-284.

98. Терехова Э.Б. Начальные этапы почвообразовательного процесса на железорудных отвалах Северного Казахстана // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1979.-С. 102-126.

99. Терехова Э.Б. К вопросу формирования фитоценозов на бортах Сарбайского карьера // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1982. -С. 97-104.

100. Терехова Э.Б. Характеристика экологических условий откоса южной экспозиции Сарбайского железорудного карьера // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1984. С.58-67.

101. Терехова Э.Б. Особенности формирования культур фитоценозов на кварцево-глауконитовых песках // Растения и промышленная среда. -Свердловск, 1985. С.43-53.

102. Терехова Э.Б. Использование лоха при закреплении антропогенных территорий в Северном Казахстане // Проблемы рекультивации нарушенных земель: Тез. докл. V Урал, совещ. Свердловск, 1988. - С.115-116.

103. Терехова Э.Б. Экологические условия отвалов в Северном Казахстане и опыт проведения биологической рекультивации //Экологические проблемы живой природы: Тез. Всесоюз. конф. М., 1990. - С.89-90.

104. Терехова Э.Б., Ланина Р.И., Ворошилин Г.И. Восстановление нарушенных земель, на Соколовско-Сарбайском горно-обогатительном комбинате (ССГОК) // Теоретические и практические проблемы рекультивации нарушенных земель. М.,1975. - С. 384-386.

105. Терехова Э.Б., Сандибеков М.Н. Характеристика вскрышных пород некоторых бокситовых месторождений Северного Казахстана и их пригодность для биологической рекультивации // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1979. - С. 145-155.

106. Тишков A.A. Первичные сукцессии арктических тундр и проблемы устойчивости и изменчивости их растительного покрова // Новые аспекты исследования биологии флоры и фауны СССР: Докл. МОИП, 1986. Зоология и ботаникаМ., 1986.-С. 11-15.

107. Томас 3. Соотношение плотности и содержания воды в различных отвальных грунтах буроугольной промышленности Нидерлаузится // Симп. по вопросам рекультивации нарушенных промышленностью территорий. -Лейпциг, 1970.

108. Трофимов С.С, Овчинников В.А. Антропогенный рельеф Кузбасса // Рекультивация в Сибири и на Урале. Новосибирск, 1970. - С. 5-24.

109. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. М., 1980. - 328с.

110. Федотов В.И. Методологические изучения техногенных ландшафтов // Программа и методы изучения техногенных биогеоценозов. М., 1978. - С. 53-64.

111. Федотов В.И. Естественные фитоценозы техногенных ландшафтов Курской магнитной аномалии // Растения и промышленная среда. -Свердловск, 1984. С. 22-30.

112. Флора Казахстана. Алма-Ата: Изд-во АН КазССР, 1956 - 1966. -Т. 1-9.

113. Флора Сибири. Новосибирск: Наука, 1988-1997. - Т. 1 - 13.

114. Флора СССР. -М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1934 1961. - Т. 1-30.

115. Хамидулина М.В. Рост и развитие многолетних злаковых и бобовых растений на золе с поливом сточными водами // Растительность и промышленные зарастания. Свердловск, 1966. - Вып. 5: Охрана природы на Урале. С. 133-136.

116. Хамидулина М.В. Формирование растительных группировок на отвале Южно-Кузбасской ГРЭС в различных вариантах опыта // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1970. - С. 78-96.

117. Цвелев H.H. Злаки СССР. Л., 1976. - 788 с.

118. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств. СПб, 1995. - 990 с.

119. Чибрик Т.С. Формирование растительных сообществ, в процессе самозарастания на отвалах угольных месторождений Урала // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1979. - С.23-59.

120. Чибрик Т.С. Биологическая рекультивация на угольных месторождениях Урала // Проблема рекультивации нарушенных земель: Тез. докл. V Урал, совещ, Свердловск, 14-18 нояб. 1988 г. Свердловск, 1988. - С. 82-83.

121. Чибрик Т.С. Содержание тяжелых металлов в системе субстрат -растение на золоотвалах // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Материалы Междунар. совещ., 26-29 авг. 1996 г. Екатеринбург, 1997.-С. 248-259.

122. Чибрик Т.С. Фитоценозы техногенных ландшафтов Урала // Ботанические исследования на Урале: Информ. материалы. Свердловск, 1990 6-С. 120.

123. Чибрик Т.С., Елькин Ю.А. Формирование фитоценозов на нарушенных промышленностью землях: (Биол. рекультивация). Свердловск, 1991.-220 с.

124. Чибрик Т.С., Шмелева М.А. Некоторые закономерности формирования фитоценозов техногенных ландшафтов Урала // Растительность и промышленная среда. Екатеринбург, 1992. - № 14. - С. 156-200.