Научное обоснование технологий фитомелиорации нарушенных земель при биологической рекультивации

Гурина, Ирина Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Научное обоснование технологий фитомелиорации нарушенных земель при биологической рекультивации
ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Научное обоснование технологий фитомелиорации нарушенных земель при биологической рекультивации"

На правах рукописи

Турина Ирина Владимировна

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ФИТОМЕЛИОРАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ПРИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

Специальность: 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация

и охрана земель»

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук

2 В НОЯ 2013

Новочеркасск - 2013 005541257

005541257

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия».

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Михеев Павел Александрович

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор

Балакай Георгий Трифонович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор, чл.-корр. РАСХН, Заслуженный деятель науки РФ Бородычев Виктор Владимирович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Мажайский Юрий Анатольевич

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИАЛМИ).

Защита состоится «20 » декабря 2013 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.049.01 при Федеральной государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовская область, ул. Пушкинская, 111, ауд. 339.

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в научном отделе библиотеки ФГБОУ ВПО НГМА по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовская область, ул. Пушкинская, 111. e-mail: ngma.ds@vandex.ru. С авторефератом - на сайте ВАК РФ www.vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан « » ноября 2013 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук

—З.Г. Малышева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Развитие научно-технического прогресса в XX веке сопровождалось значительными трансформациями природных ландшафтов. Бурный рост производства, резкое увеличение численности городского населения привели к формированию урбанизированных территорий, занятых производственными, транспортными и другими инженерными сооружениями. В результате функционирования энергетических и промышленных объектов образовались золоотвалы, шламонакопители и другие виды нарушенных земель.

В настоящее время отработанные золоотвалы занимают значительные территории. В Российской Федерации общая площадь занятых золоотвалами земель превышает 28 тыс. га, на которых складировано более 1,4 млрд. тонн золошлаков. Прогнозируется, что площади под золоотвалами будут увеличиваться из-за планируемого роста выработки электроэнергии на угольных энергоблоках. Огромные площади также отчуждаются для размещения накопителей коммунальных и промышленных шламов. В настоящее время на территории России в них находится около 8 млрд. м3 шламов различных классов опасности. Размещаемые в золоотва-лах и шламонакопителях материалы - ценное техногенное сырьё, которое можно применять в различных отраслях народного хозяйства. Однако, уровень их использования незначителен, поэтому основные объёмы складируют в золо- и шла-мохранилищах, которые оказывают комплексное негативное воздействие на окружающую природную среду и население. Для ускорения процесса восстановления нарушенных объектов необходимо проведение биологической рекультивации, что будет способствовать улучшению условий в районах их размещения. В связи с этим, особую актуальность приобретают исследования, направленные на теоретическое и экспериментальное обоснование и разработку технологий биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий.

Степень разработанности темы. Одним из основных направлений рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий является их биологическая консервация, так как они являются объектами, которые оказывают отрицательное влияние на окружающую природную среду и здоровье населения, проживающего в зоне их воздействия, в связи с чем, их использование для нужд народного хозяйства страны экономически и экологически нецелесообразно. В настоящее время основным способом их биологической рекультивации является фито-мелиорация. Многочисленными исследованиями, проведёнными в нашей стране и за рубежом, установлено, что восстановление нарушенных земель урбанизированных территорий, и в частности золо- и шламонакопителей, путём создания на них фитоценозов позволяет практически полностью прекратить пыление и водную эрозию их поверхности. Изучение опыта проведения биологической рекуль-

тивации показало, что в качестве культур-освоителей применяются многолетние злаковые и бобовые травы, поскольку они толерантны к комплексу неблагоприятных экологических условий, способны формировать густую дернину, препятствующую развитию эрозионных процессов. Виды трав и нормы их высева были установлены на основании изучения опытных и производственных посевов на рекультивируемых территориях.

Большое влияние на рост и развитие растений оказывают климатические и эдафические условия рекультивируемой территории. Поскольку размещаемые в золо- и шламохранилищах отходы неблагоприятны для произрастания растений при создании устойчивого растительного покрова рекомендуется не только подбор ассортимента толерантных видов, но также проведение специальных мероприятий по улучшению условий их обитания: нанесение рекультивационного слоя, использование органических и (или) минеральных удобрений, полив, применение микробиологических препаратов для стимуляции роста растений и активации микрофлоры, а также закрепление вяжущими веществами для стабилизации поверхности и прекращения пыления. Необходима разработка эффективных технологий биологической рекультивации выведенных из эксплуатации золоотва-лов и шламонакопителей с использованием методов и способов мелиораций для ускорения их восстановления, поскольку саморекультивация таких объектов происходит очень медленными темпами.

Цель исследований. Теоретическое обоснование, разработка и экспериментальная апробация технологий фитомелиорации нарушенных земель при биологической рекультивации, обеспечивающих снижение их негативного воздействия на окружающую среду при рациональном использовании ресурсов.

Задачи исследований:

- обобщить существующий опыт и выявить особенности технологий биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий;

- разработать классификацию мелиораций, применяемых при биологической рекультивации нарушенных земель;

- теоретически обосновать и разработать этапы создания искусственного фитоценоза на нарушенных землях при их биологической рекультивации;

- разработать методику биологической рекультивации нарушенных земель;

- определить особенности технологии биологического этапа при санитарно-гигиеническом направлении рекультивации и установить набор операций технологического процесса;

- обосновать необходимость совершенствования технологий биологической консервации на основе функционально-стоимостного анализа (ФСА);

- изучить методологические основы мониторинга рекультивированных земель и разработать систему показателей для его проведения;

- выполнить эколого-экономическую оценку эффективности разработанных технологий фитомелиорации при биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий.

Научная новизна исследований заключается в том, что:

- теоретически обоснована целесообразность применения различных видов мелиораций при биологической рекультивации нарушенных земель;

- разработаны и теоретически обоснованы этапы создания искусственного фитоценоза на нарушенных землях при их биологической рекультивации;

- разработана методика биологической рекультивации нарушенных земель в виде структурно-функциональной схемы;

- разработан технологический процесс биологической консервации нарушенных земель с применением фитомелиорации;

- обоснован и впервые использован для совершенствования технологий биологической рекультивации нарушенных земель метод ФСА;

- разработана система показателей мониторинга биологической рекультивации нарушенных земель.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость работы заключается в научном обосновании необходимости применения различных мелиоративных мероприятий как методов, обеспечивающих проведение биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий. Теоретически обоснованы и разработаны этапы создания искусственного фитоценоза на нарушенных землях при их биологической рекультивации. Составлена схема формирования искусственного фитоценоза, на основании которой определён и обоснован состав операций технологии биологической рекультивации. Разработана методика биологической рекультивации нарушенных земель, представленная в виде структурно-функциональной схемы. Разработаны технологические схемы возделывания многолетних травосмесей на нарушенных землях урбанизированных территорий, определён состав технологических операций уходных работ за посевами многолетних травосмесей. Разработаны технологические требования к проведению биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий. На основе ФСА установлены направления дальнейшего совершенствования технологий биологической рекультивации с целью снижения затрат. Разработана система показателей мониторинга биологической рекультивации нарушенных земель.

Практическая значимость работы заключается в том, что проведённые исследования завершены разработкой технологий биологической консервации нарушенных земель урбанизированных территорий с использованием фитомелиорации, которые внедрены на первой и второй секциях золоотвала Новочеркасской ГРЭС и на шламонакопителе БОС Стерлитамакского ОАО «Каустик», что

подтверждается актами внедрения. Суммарный предотвращённый экологический ущерб составил 13,179 млн. руб./ год.

Методология и методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием методов системного анализа, методологической основой исследований являлся ландшафтный (геосистемный) подход.

Лабораторные и полевые исследования проводились в соответствии с общепринятыми методическими указаниями. Наблюдения и учёты выполнялись с использованием стандартных методик, приборов, оборудования и прикладных программ на персональном компьютере. Обработка полученных экспериментальных данных осуществлялась методами математической статистики.

Положения, выносимые на защиту:

- этапы создания искусственного фитоценоза при биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий;

- классификация мелиораций, используемых на биологическом этапе рекультивации;

- методика биологической рекультивации нарушенных земель в виде структурно-функциональной схемы;

- экспериментальное обоснование технологий биологической рекультивации с применением фитомелиорации;

- научно обоснованные технологические схемы возделывания многолетних травосмесей на нарушенных землях, состав уходных работ за посевами;

- технологические требования к проведению фитомелиорации при биологической рекультивации нарушенных земель;

- система, показателей мониторинга биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий-.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов исследовании подтверждается большим объёмом экспериментальных данных, полученных в результате лабораторных и многолетних полевых опытов, выполненных в многократной повторности; достаточным объёмом расчётных данных; высокой степенью точности результатов теоретических и экспериментальных исследований, обосновывающих технологии биологической рекультивации нарушенных земель с использованием методов и способов мелиораций; положительными результатами опытно-производственной проверки.

Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на международные и всероссийских научно-практических конференциях, симпозиумах и семинарах ЮРГТУ (НПИ) (2005 г.), Российский НИИ проблем мелиорации (2005-2009 гг.), ВНИИ «Радуга» (2006 г.), Дшпропетровський ДАУ (2006, 2010 гг.), Московский ГУЛ (2008-2009 гг.), Кубанский ГАУ (2009 г.), Белорусская ГСХА (2009 г.), Воронежская ГЛТА (2009 г.), Рязанский ГАТУ им. П. А. Косты-

чева (2009 г.), Волгоградская ГСХА (2010 г.), МЭИ (2010, 2012 гг.), Белгородский ГУ (2010 г.), Вологодский ГТУ (2010 г.), Мещерский филиал ВНИИГиМ (2010 г.), ЮФУ (2011 г.), Азово-Черноморская ГАА (2012 г.), НГМА (2004-2012 гг.). Результаты исследований обсуждались и оценивались положительно на совещаниях в 2010-2012 гг., посвященных экологической политике, проводимой ОАО «ОГК-2» Новочеркасской ГРЭС.

В 2005 г. на инновационном форуме «ИННОВ 2005» научная работа «Биологический этап рекультивации золоотвала Новочеркасской ГРЭС» была отмечена дипломом I степени. В 2006 г. на III конференции молодых учёных «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации» присуждена I премия за доклад «Особенности интеграции отработанных золоотвалов.в природные ландшафты». В 2007 г. за активную работу по сохранению природы Дона получена грамота от Комитета по охране окружающей среды и природных ресурсов Администрации Ростовской области. В 2010 г. на III Международном научно-практическом семинаре «Золошлаки ТЭС: удаление, транспорт, переработка, складирование» поощрена дипломом за разработку и успешное внедрение технологии биологической рекультивации золоотвалов на Новочеркасской ГРЭС.

По материалам исследований опубликованы 62 научные работы общим объёмом 34,13 п.л., личное участие автора - 23,57 п.л., в том числе 1 монография, 1 патент на изобретение, 15 статей - в журналах, рекомендованных ВАК Мино-брнауки РФ.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность темы исследований, степень разработанности проблемы, цель, задачи, методология, научная новизна проведённых исследований, теоретическая и практическая значимость работы, научные результаты, выносимые на защиту, достоверность и апробация результатов исследований.

В первой главе «Современное состояние вопроса по биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий» приведена характеристика нарушенных земель как объектов рекультивации. В результате анализа литературных источников установлено, что золо- и шламохранилища оказывают комплексное негативное воздействие на окружающую среду и здоровье населения, в связи с чем необходима их рекультивация с использованием научно обоснованных методов и средств. Рассмотрены особенности самозарастания нарушенных земель урбанизированных территорий.

Исследованиями Чибрик Т.С., Елькина Ю.А., Махнева А.К., Трубиной М.Р., Умановой Н.Е., Каар Э.В., Курченко Е.И., Прозорова В.И., Капелькиной Л.П.,

Мажайского Ю.А., Мйктс М. и др. установлено, что формирование растительного покрова на выведенных из эксплуатации золоотвалах и. шламонакопителях очень длительный процесс, поэтому для его ускорения необходимо проведение биологической рекультивации, что будет способствовать улучшению условий окружающей среды в районах их размещения. Анализ опыта проведения биологической рекультивации золо- и шламохранилищ показал, что основным способом их восстановления является создание фитоценозов, т.е. применение фитоме-лиорации. Поскольку размещённые в хранилищах отходы непригодны для произрастания растений, для создания устойчивого растительного покрова применяют различные мелиоративные мероприятия.

Во второй главе «Теоретическое обоснование технологии биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий» изложены теоретические основы биологической рекультивации. В качестве методологической основы биологической рекультивации рассматривается ландшафтный (геосистемный) подход, в соответствии с которым объектом рекультивации является ландшафт, нарушенный в результате антропогенной деятельности. Проведённый компонентный анализ геосистемы «отработанный накопитель промышленных отходов» позволил установить, что в результате размещения техногенных объектов в ландшафтах видоизменяются подземные воды (их состав и уровень), рельеф и микроклимат, уничтожаются почвы, растительный покров и животный мир, следовательно, по степени и характеру изменения ландшафтообразующих компонентов их можно отнести к сильно изменённым (нарушенным) (таблица 1). В связи с этим, работы биологического этапа должны быть направлены на формирование всей геосистемы в целом. В конечном итоге в результате проведения рекультиваци<ушых работ на нарушенной территории должен быть создан культурный ландшафт, структура которого оптимизирована на научной основе.

Таблица 1 - Компонентный анализ геосистемы «отработанный накопитель промышленных отходов»

Ландшафтообразующий компонент

Характеристика

Микроклимат Рельеф Почва

изменён

Подземные воды Растительность Жшютный мир

отсутствует изменены отсутствует отсутствует

Биологический этап рекультивации, реализуемый посредством применения химических, водных, фито- и лесных и мелиораций, завершает формирование

культурного ландшафта на восстанавливаемой территории. Проводимые мелиоративные мероприятия позволяют регулировать развитие фитоценозов, способствуя ускорению желательных процессов и корректировке их развития в нужном направлении. При этом ведущая роль принадлежит фито- и лесным мелиорациям. Закрепление пылящих золо- и шламонакопителей посевом трав и посадкой дре-весно-кустарниковой растительности позволяет устранить водную и ветровую эрозию. Фитоценозы увеличивают накопление органических веществ, активизируют почвообразовательный процесс, создают среду для поселения представителей фауны, улучшают микроклимат и экологические условия рекультивируемой территории. Химические и водные мелиорации позволяют улучшить условия обитания культивируемой растительности, регулировать развитие формирующихся фитоценозов, способствуя ускорению желательных процессов и корректируя их в нужном направлении. Каждый вид мелиорации осуществляется путём проведения мелиоративных мероприятий, которые выполняются соответствующими способами и приёмами (рисунок 1).

Рисунок 1 - Классификация мелиораций, используемых на биологическом этапе

Теоретической основой технологий биологического этапа при санитарно-гигиеническом направлении рекультивации является применение таких приёмов, которые обеспечат надёжную консервацию нарушенных земель и направлены на

улучшение экологической обстановки в районе их размещения. Теоретическая схема формирования искусственных фитоценозов представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Этапы создания искусственного фитоценоза на нарушенных землях

Она представляет собой многоступенчатый процесс, последовательное прохождение всех этапов которого позволяет не только достичь поставленных целей, но и определить состав операций технологии биологической рекультивации (таблица 2).

К особенностям технологии при санитарно-гигиеническом направлении рекультивации следует отнести отсутствие таких операций, как выбор предшественников и уборка. Технология консервации не предусматривает чередования сельскохозяйственных культур. Поскольку создаваемый растительный покров выполняет только защитные функции, использование биомассы не планируется.

Технология биологического этапа при санитарно-гигиеническом направлении рекультивации включает следующие элементы: подготовку поверхности рекультивируемого объекта к посеву многолетней травосмеси, подготовку семян к

посеву, способ посева, норму высева и сроки посева, обработку поверхности рекультивируемого объекта до и после посева травосмеси, уходные работы.

Таблица 2 - Влияние этапов создания искусственного фитоценоза на элементы технологии и операции технологического процесса биологического этапа

санитарно-гигиенического направления рекультивации_

Этапы создания искусственного фитоценоза Элементы технологии Операции технологического процесса

Формирование эдафотопа Подготовка поверхности рекультивируемого объекта к посеву многолетней травосмеси Эксплуатационная планировка

Изучение особенностей естественных ненарушенных ландшафтов и выбор перспективных видов растений Способ посева многолетней травосмеси Норма высева многолетней травосмеси Сроки посева многолетней травосмеси Посев

Разработка моделей многовидовых фитоценозов

Апробация моделей многовидовых фитоценозов в лабораторных условиях

Оценка устойчивости и эффективности подобранных многовидовых фитоценозов

Закладка многовидового фитоценоза на объекте Обработка поверхности рекультивируемого объекта до посева многолетней травосмеси Культивация Внесение минеральных удобрений Прикатывание до посева

Посев многолетней травосмеси Подготовка семян (смешивание) Посев

Обработка поверхности рекультивируемого объекта после посева многолетней травосмеси Прикатывание после посева Внесение минеральных удобрений

Мониторинг биологической рекультивации Уходные работы Ранневесеннее боронование Внесение минеральных удобрений

Набор технологических операций определяется качественным составом ре-культивационного слоя, а также видами, входящими в состав многолетней травосмеси. Технология должна соответствовать биологическим особенностям используемых сельскохозяйственных культур, обеспечивать максимальную механизацию проводимых работ и надлежащее качество выполнения операций технологического процесса.

Отличительной особенностью технологий санитарно-гигиенического направления рекультивации является бесприбыльность, в связи с чем, при их реа-

лизации необходимо стремиться к минимизации затрат. Структурно-функциональная схема методики биологической рекультивации нарушенных земель представлена на рисунке 3.

1. ОБСЛЕДОВАНИЕ ОБЪЕКТА РЕКУЛЬТИВАЦИИ 2. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ

3. ПРОВЕДЕНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

'1 3.1 ПОДБОР КУЛЬТУР

и " 4. АНАЛИЗ 1 ПОЛУЧЕННЫХ РЕЧУЛЪТАТОВ

3.2 СОСТАВЛЕНИЕ ТРАВОСМЕСЕЙ

1— 5. РАЗРАБОТКА ЭЛЕМЕНТОВ АГРОТЕХНИКИ ТРАВОГМРГРЙ 3.3 УСТАНОВЛЕНИЕ ДОЗЫ УДОБРЕНИИ

6. ЗАЛУЖЦНИЕ ОБЪЕКТА МНОГОЛЕТНЕЙ ТРАВОСМЕСЬЮ .

«.2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УХОДНЫХ РАБОТ

6.3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МОНИТОРИНГА_

7. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

8. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ

8.1 ВОЗДЕЛЫВАНИЕ

ТРЛППСМГГИ

и УХОД ЗА погса.чн

8.» МОНИТОРИНГ

Рисунок 3 - Структурно-функциональная схема методики биологической рекультивации нарушенных земель

Для выявления резервов снижения затрат на технологию может быть использован метод функционально-стоимостного анализа (ФСА). Сведения о его применении для совершенствования технологий рекультивации до настоящего времени в литературе отсутствовали, что очевидно, объясняется особенностями выполнения рекультивационных работ. Специфика объектов накладывает ограничения на осуществление вариантного сравнения технологий рекультивационных работ. Зачастую не представляется возможным перебор вариантов, поскольку для конкретного объекта применима только одна технология.

В таком случае оптимизировать состав операций технологического процесса (ТП) и минимизировать затраты позволяет ФСА. При рекультивации применение ФСА целесообразно как при разработке и проектировании, так и для совершенствования уже применявшихся и хорошо себя зарекомендовавших технологий.

На основе ФСА обоснованы резервы снижения затрат на ТП биологической рекультивации с использованием фитомелиорации на примере второй секции зо-лоотвала Новочеркасской ГРЭС площадью 76 га.

Биологическая рекультивация золоотвала выполнялась с применением такого мелиоративного приёма как залужение многолетними травами (см. рисунок 1), При этом затрачиваются труд, энергоресурсы и другие материальные средства. Их эффективное использование позволяет обеспечить проведение работ при наименьших затратах. В результате разработанных функционально-структурных моделей и функционально-структурных диаграмм ТП залужения золоотвала многолетней травосмесью было установлено несоответствие затрат и значимости у следующих функций ТП: Б] (подготовить рекультивационный слой) и Р2 (заделать семена в рекультивационный слой). Использование ФСА позволило наметить пути совершенствования ТП биологической рекультивации золоотвалов с учётом снижения затрат.

В третьей главе «Объекты, методики и условия проведения исследований» приведены характеристика объектов исследований, изложены схемы опытов и методики исследований, а также характеристика климатических условий. Объектами исследований являлись вторая и первая секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС (площадь соответственно 76 и 38 га), а также шламонакопитель БОС Стерлита-макского ОАО «Каустик» (площадь 13,7 га).

Обследование второй секции золоотвала выполнялось в 2003 г. На техническом этапе был нанесён рекультивационный слой толщиной 30-40 см, состоящий из супесчаного и суглинистого субстратов. Обследованием было установлено, что растительный покров на территории секции отсутствовал, фрагментарная растительность была обнаружена на откосах дамбы золоотвала. Постоянное пыление создавало неблагоприятные условия для формирования растительного покрова. Анализ образцов рекультивационного слоя показал низкое содержание органического вещества, высокую щёлочность, низкую обеспеченность питательными элементами, наличие тяжёлых металлов.

Обследование первой секции золоотвала проводилось осенью 2009 г. На техническом этапе был нанесён рекультивационный слой из глиняного экрана и почвогрунта мощностью 15-30 см. Поверхность секции характеризовалась разнообразием эдафических условий, так как был нанесён неоднородный субстрат разной толщины, с преобладанием глины. Разреженный растительный покров наблюдался на участке, примыкающем ко второй секции. Это объясняется не только заносом семян со стороны рекультивированной в 2004 г. второй секции, но также тем, что грунт сначала наносился на эту часть золоотвала. Растительностью была покрыта дамба и её откосы. Анализ образцов рекультивационного слоя показал, что нанесённый субстрат является низко плодородным, характеризуется высокой щёлочностью и повышенным содержанием тяжёлых металлов.

Обследование отработанного шламонакопителя выполнялось осенью 2006 г. Часть его поверхности была покрыта водой, растительность практически отсутствовала. Откосы дамбы и менее насыщенные влагой участки поверхности были покрыты растительным покровом. Отход на невлагонасыщенных местообитаниях был уплотнён. Проведённые анализы позволили установить, что образцы отхода хорошо обеспечены питательными элементами и органическим веществом, но содержали небольшое количество тяжёлых металлов.

Исследования предусматривали выполнение лабораторных и полевых опытов, которые проводились согласно общепринятым методикам.

Лабораторный опыт I - установить и научно обосновать возможность произрастания на субстрате второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС многолетних травосмесей.

Схема лабораторного опыта I: вариант 1 - «пырей + люцерна» (без удоб- вариант 14 - «колумбова трава + амарант +

рений);

вариант 2 - «пырей + люцерна» (оптимальная доза удобрений); вариант 3 - «пырей + люцерна» (повышение дозы удобрений на 30 %); вариант 4 - «пырей + козлятник восточный» (без удобрений); вариант 5 - «пырей + козлятник восточный» (оптимальная доза удобрений); вариант 6 - «пырей + козлятник восточный» (повышение дозы удобрений на 30 %);

вариант 7 - «колумбова трава + пырей + люцерна» (без удобрений); вариант 8 - «колумбова трава + пырей + люцерна» (оптимальная доза удобрений); вариант 9 - «колумбова трава + пырей + люцерна» (повышение дозы удобрений на 30 %);

вариант 10 - «колумбова трава + козлятник восточный» (без удобрений); вариант 11 - «колумбова трава + козлятник восточный» (оптимальная доза удобрений);

вариант 12 - «колумбова трава + козлятник восточный» (повышение дозы удобрений на 30%);

вариант 13 - «колумбова трава + амарант + эспарцет» (без удобрений);

эспарцет» (оптимальная доза удобрений); вариант 15 - «колумбова трава + амарант + эспарцет» (повышение дозы удобрений на 30 %);

вариант 16 - «эспарцет + пырей» (без удобрений);

вариант 17 - «эспарцет + пырей» (оптимальная доза удобрений); вариант 18 - «эспарцет + пырей» (повышение дозы удобрений на 30 %); вариант 19 - «эспарцет + колумбова трава» (без удобрений);

вариант 20 - «эспарцет + колумбова трава» (оптимальная доза удобрений); вариант 21 - «эспарцет + колумбова трава» (повышение дозы удобрений на 30 %); вариант 22 - «эспарцет + пырей + кострец» (без удобрений);

вариант 23 - «эспарцет + пырей + кострец» (оптимальная доза удобрений); вариант 24 - «эспарцет + пырей + кострец» (повышение дозы удобрений на 30 %); вариант 25 - «пырей + эспарцет + люцерна + козлятник восточный» (без удобрений); вариант 26 - «пырей + эспарцет + люцерна + козлятник восточный» (оптимальная доза удобрений);

вариант 27 - «пырей + эспарцет + люцерна + козлятник восточный» (повышение дозы удобрений на 30 %).

Оптимальная доза минеральных удобрений в опыте I составляла КвоРиоКм кг/га д.в.

Лабораторный опыт II - установить и научно обосновать возможность произрастания на субстрате первой секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС многолетних трав и их смесей.

Схема лабораторного опыта II: Вариант 1 - «эспарцет»; Вариант 6 - «донник + кострец безостый»;

Вариант 2 - «черноголовник»; Вариант 7 - «донник + кострец безостый + черного-Вариант 3 - «кострец безостый»; ловник»;

Вариант 4 - «пырей ползучий»; Вариант 8 - «донник + кострец безостый + черного-Вариант 5 - «донник»; ловник + эспарцет»;

Вариант 9 - «донник + кострец безостый + черноголовник + пырей + эспарцет». Доза минеральных удобрений в опыте II составляла М90Р9оК6о кг/га д.в. Лабораторный опыт III - установить и научно обосновать возможность произрастания на субстрате шламонакопителя БОС Стерлитамакского ОАО «Каустик» многолетних трав и их смесей.

Схема лабораторного опыта III: вариант 1 - «люцерна» (слой песка 3 см, вариант 8 - «амарант» (слой торфа 3 см, без внесение удобрений); удобрений);

вариант 2 - «люцерна» (слой торфа 3 см, вариант 9 - «эспарцет» (слой песка 3 см, вне-без удобрений); сение удобрений);

вариант 3 - «козлятник восточный» вариант 10 - «эспарцет»'(слой торфа 3 см, без (слой песка 3 см, внесение удобрений); удобрений);

вариант 4 - «козлятник восточный» вариант 11 - «пырей + кострец» (слой песка 3 (слой торфа 3 см, без удобрений); см, внесение удобрений);

вариант 5 - «колумбова трава» (слой вариант 12 - «пырей + кострец» (слой торфа песка 3 см, внесение удобрений); 3 см, без удобрений);

вариант 6 - «колумбова трава» (слой вариант 13 - «эспарцет + пырей + кострец» торфа 3 см, без удобрений); (слой песка 3 см, внесение удобрений);

вариант 7 - «амарант» (слой песка 3 см, вариант 14 - «эспарцет + пырей + кострец» внесение удобрений); (слой торфа 3 см, без удобрений).

Доза минеральных удобрений в опыте III составляла КэдРбоКад кг/га д.в. Нормы внесения минеральных удобрений по вариантам лабораторных опытов рассчитывались согласно площади вегетационного сосуда и дозы удобрений. Исследования проводились в трёхкратной повторности каждого варианта.

Полевые исследования проводились на второй и первой секциях золоотвала Новочеркасской ГРЭС.

Полевой опыт I - Изучить рост и развитие многолетней травосмеси «эспарцет + пырей + кострец» на второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС в условиях естественной влагообеспеченности и различного пищевого режима.

Полевой опыт II - Изучить рост и развитие многолетней травосмеси «донник + кострец + черноголовник + эспарцет» на первой секции золоотвала Ново-

черкасской ГРЭС в условиях естественной влагообеспеченности и различного пищевого режима.

Схемы полевых опытов I и II:

Вариант 1 - без удобрений;

Вариант 2 - внесение расчётной дозы минеральных удобрений;

Вариант 3 - внесение повышенной на 30 % от расчётной дозы удобрений.

Исследования проводились в трёхкратной повторности каждого варианта в соответствии с общепринятыми методиками. Площадь каждой повторности опыта составляла 100 м2.

Полевые исследования проводились в течение 2004-2012 гг.

Годы исследований были различными по метеоусловиям: 2004 г. - полузасушливый (ГПС = 0,85), 2005 г. - засушливый (ГТК = 0,79), 2006 г. - полузасушливый (ГТК = 0,81), 2007 г. - полусухой (ГТК = 0,43), 2008 г. - засушливый (ГТК = 0,75), 2009 г. - засушливый (ГТК = 0,75), 2010 г. - очень засушливый (ГТК = 0,60), 2011 г. - засушливый (ГТК = 0,70), 2012 г. - очень засушливый (ГТК = 0,54).

В четвёртой главе «Экспериментальное обоснование технологии биологической рекультивации нарушенных земель» приведены результаты лабораторных и полевых исследований.

Состав травосмесей для проведения биологической рекультивации устанавливался на основании результатов лабораторных исследований в вегетационных сосудах. Для опытов были отобраны растения, обладающие быстрой акклиматизацией, высокой устойчивостью к отрицательным свойствам грунта, хорошей зимостойкостью и засухоустойчивостью, устойчивостью к болезням, вредителям и широкой экологической пластичностью.

Лабораторный опыт I был заложен в декабре 2003 года. Глубина заделки семян в сосудах составляла 2-3 см. В качестве минерального удобрения использовалась диаммофоска (N9-10%; P2J-26'/.; К25-2б%)- Норма внесения удобрений по вариантам опыта рассчитывалась согласно площади вегетационного сосуда (S = 0,0314 м2) и принятой дозы удобрений N6oPi2oK9o кг/га д.в. Через 25-30 дней были отмечены первые всходы (15 %), а через две недели - 75 % всходов исследуемых культур. Подсчёт густоты стояния растений показал, что наибольший процент всхожести наблюдался у эспарцета - 96 %, пырея - 75 %, костреца - 82 %. Эти культуры имели высокие показатели независимо от дозы внесённых минеральных удобрений, а также от травосмесей, в состав которых они входили.

Результаты исследований динамики линейного роста и развития корневой системы, изучаемых культур приведены на рисунках 4 и 5.

14 12 10

и | 8

1 6 "и . 3 4

2 0

----------- л у?

* ■■ * ' •

К" ^ гА л |Г; --- * " 1— ' г.-.-.Т- Ш .......1

Р^............. ——— -1-

2 фев 12 фев 22 фев 3 мар 13 мар 23 мар 2 апр 12апр 22апр

• Дата замера

♦ пыреи —А ■ козлятник восточный - -Ж- - амарант —I— кострец

—■ - люцерна —X— колумбова трава - -эспарцет

Рисунок 4 -Линейный рост изучаемых культур, лабораторный опыт I

16 14 12

« юн

1 я о

8 « 8

ю £

...

. - - " I .....__________

. » *

■ ¡1 . а, ' С * * 1

1 '

22 фев

3 мар

13 мар

♦ пырей —-А ■ козлятник восточный

- -Ж- - амарант

- -+• - кострец

23 мар —■

—К-

2 апр

люцерна колумбова трава эспариет

12 апр 22 апр Дата замера

Рисунок 5 - Глубина проникновения корневой системы изучаемых культур,

лабораторный опыт I

В среднем по вариантам лабораторного опыта I наибольшую высоту имели растения пырея - 12,7 см, костреца - 11,8 см, колумбовой травы - 7,8 см и эспарцета - 6,5 см. Наиболее высокие показатели глубины проникновения корневой системы отмечены у растений костреца - 14,9 см, пырея - 13,2 см, колумбовой

травы - 12,9 см. Проведённый лабораторный опыт I позволил установить, что растения пырея, костреца, колумбовой травы и эспарцета сначала формируют корневую систему, а затем - надземную массу, что позволит им расти и развиваться в условиях золоотвала.

В лабораторном опыте I также изучалось накопление биомассы в зависимости от питательного режима. Наилучшие показатели были получены у травосмеси «эспарцет + пырей + кострец», а также «эспарцет + пырей», «пырей + эспарцет + люцерна + козлятник восточный». На основании полученных результатов были составлены ряды фактических норм внесения минеральных удобрений и соответствующие им показатели нарастания сырой биомассы и накопления сухого вещества для этих травосмесей, по которым были построены кривые, отражающие полученные зависимости (рисунок 6 - 8).

Анализ зависимостей позволил отметить, что на нарастание сырой биомассы и накопление сухого вещества травосмесей наибольший эффект оказывали минеральные удобрения, внесённые расчётной и повышенной на 30 % дозой. Однако, повышенная доза удобрений лишь незначительно способствовала увеличению биомассы травосмесей. На основании проведённого лабораторного опыта I было установлено, что травосмесь «эспарцет + пырей + кострец» имела наиболее высокие показатели нарастания сырой биомассы и накопления сухого вещества, поэтому она была рекомендована для проведения фитомелиорации на второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС.

Лабораторный опыт II был заложен 7 мая 2010 г. Глубина заделки семян в сосудах составляла 2-3 см. Минеральные удобрения (азофоска (N16%; Р1б%; К^)) вносились дозой КэоРэоКбо кг/га д.в. Первые всходы исследуемых трав были отмечены через 5-7 дней, а через 12 дней наблюдались полные всходы на всех вариантах опыта. Подсчёт густоты стояния растений 20 мая позволил установить, что наибольший процент всхожести растений отмечался на вариантах 6 (99 %), 9 (95 %), 7 (89 %), 8 (89 %), 1 (82 %).

Среди бобовых культур наилучшие показатели роста и развития были отмечены у эспарцета (рисунки 9, 10). 10 августа высота растений эспарцета в среднем составляла 28,9 см, что на 12,8 см и 12,7 см превышало высоту черноголовника и донника. Злаки также хорошо развивались в одновидовых посевах: высота растений пырея составила 27,6 см, а костреца - 26,2 см. В многовидовых посевах более высокие показатели высоты растений отмечались у травосмесей «донник + кострец + черноголовник» и «донник + кострец + черноголовник + эспарцет». Наиболее развитую корневую систему в условиях лабораторного опыта сформировал черноголовник. Глубина проникновения корневой системы этой культуры достигала 8,5 см. Более низкие показатели были отмечены у растений костреца, пырея и эспарцета - 7,2 см, 7,0 см и 6,5 см соответственно (рисунок 10).

тбс, г 4,45

4,4

4,35

4,3

4,25

4,2

4,15

а)

< <

г%с. =-41 г+22,5() 0,70 +4,2 1

О 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007

Ды.у,> КГД.В.

б)

ГОс.*.. Г

0,8

0,6

0,4

* ►

1 Я2, + 39,167 0,69 !9

О 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007

Д(.у.» КГ д.в.

Рисунок 6 - Зависимости нарастания сырой биомассы (а) и накопления сухого вещества (б.) травосмеси «эспарцет + пырей» от дозы минеральных удобрений

а)

Гос с.. г 12

8 -

< ■ < ■

< »

1 1й, = -66( II2 = + 1021,7( 0,73 Дму.) + 6, 8

0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0.006 0,007 б) Д„,,кгд.в.

• < ►

« * ►

-17500(/ т 5(Д,У) + 1,58

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007

А,у, кг д-в-

Рисунок 7 - Зависимости нарастания сырой биомассы (а) и накопления сухого вещества (б) травосмеси «эспарцет + пырей + кострец» от дозы минеральных удобрений

"V,,. Г

4,05 4

3,95 3,9 3,85 3,8

О 0,001 0,002 0,003 0.004 0,005 0,006 0,007

Дм.у • кг д.в.

0,98 0,97 0.96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,9 0,89 0,88 0,87

0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007

Дму, кг д.в.

■ >

■ ►

пйс. - -83 КЗЗ(Д„ у,) -'+23,333 : 0,64 (Дм.у.)^З ,9

Рисунок 8 - Зависимости нарастания сырой биомассы' (а) и накопления сухого вещества (б) травосмеси «пырей + эспарцет + люцерна + козлятник восточный» от дозы минеральных удобрений

зо

г 20

6" о

а.

| 15

.____

, — г" [ _ 1 ✓ Д-" ' -------- -Д-" —' ____ Г—< 1

----' аг* -----

1 июн

11 июн

21 июн

1 шал

11 июл

21 июл

31 июл Юавг

Дата замера

—♦—эспарцет -А - кострец -*• донник ^ * донник + кострец + черноголовник

—■ ■ черноголовник ■•х- пырей

- донник+кострец -^донник + кострец + черноголовник + эспарцет

—А • донник + кострец + черноголовник +пырей + эспарцет

Рисунок 9 - Линейный рост изучаемых культур, лабораторный опыт II

§ Ч.

« я

0 в

1 В

3 о

к а

Й « &«

га ю

3 О

3 в

ю о, ^ §

___

_^ ■**■ __ - • > *____■ — • .т:.■'■ ^

^•-■^..•..ггг-..-"-"" е--.:......... ....."""

Х— ~ ~ / \

2 июл

22 июл

1 авг

-•^рноголовник Датазамера

12 июл —♦—эспарцет -А- кострец -Ж - донник

Рисунок 10 — Глубина проникновения корневой системы изучаемых культур, лабораторный опыт П

11 авг

В лабораторном опыте II было изучено нарастание сырой биомассы и накопление сухого вещества одновидовыми посевами и травосмесями. В однови-довых посевах наилучшие показатели нарастания сырой биомассы были установлены у эспарцета. Замеры, проведённые 10 августа, показали, что биомасса эспарцета составила 2,11 г, что на 0,02 г и 0,15 г больше, чем пырея и костреца. Биомасса черноголовника была вдвое меньше, чем эспарцета. Наименьшую сырую биомассу сформировал донник. Наибольшую массу сухого вещества к 10 августа сформировал кострец — 0,51 г. Несколько ниже (на 0,04 г) она была на посевах эспарцета. Масса сухого вещества пырея была на 0,12 г меньше, чем у костреца. Черноголовник и донник образовали наименьшее количество сухой массы - 0,25 г и 0,22 г соответственно, в 2 раза меньше, чем на посевах костреца. Наилучшие показатели нарастания сырой биомассы имела травосмесь «донник+ кострец + черноголовник + эспарцет» - 5,42 г. Несколько ниже (на 0,23 г) были показатели пятикомпонентной травосмеси. Наименьшую биомассу сформировала травосмесь, состоящая из донника и костреца - в 1,9 раза меньше, чем четырёхкомпонентная травосмесь. Аналогичная ситуация складывалась и по накоплению сухого вещества. Здесь также наиболее высокие значения были получены у четырёхкомпо-нентной травосмеси. Несколько ниже были показатели травосмеси, состоящей из пяти компонентов. Наименьшую массу сухого вещества сформировала двухком-понентная травосмесь.

В результате проведённого опыта для биологической рекультивации первой секции золоотвала была рекомендована многолетняя травосмесь из донника, костреца, черноголовника и эспарцета, поскольку она имела лучшие показатели роста и развития входящих в её состав растений, а также наиболее высокие показатели нарастания сырой биомассы и накопления сухого вещества.

Лабораторный опыт III был заложен в начале февраля 2007 г. Глубина заделки семян составила 2-2,5 см. В опыте вносилась диаммофоска (N9.10%; Р2О5 25-2б%; КгО 25-26%)' Норма внесения определялась в зависимости от площади вегетационного сосуда и дозы удобрений N90P60K40 кг д.в. на гектар.

Частичные всходы люцерны, козлятника восточного и травосмеси «пырей + кострец» наблюдались на вариантах с внесением минеральных удобрений и без удобрений, на остальных вариантах опыта всходы отсутствовали. Наблюдения за всходами проводились в течение месяца. Однако всходы погибли, что объясняется свойствами шлама: его высокой плотностью и слитообразностью, и как следствие, отсутствием аэрации в достаточной степени.

В середине марта 2007 г. лабораторный опыт П1 был заложен повторно. Для увеличения скважности шлама в вегетационные сосуды вносился слой крупнозернистого песка и торфа толщиной 3 см. В сосуды с песком вносились минеральные удобрения дозой N90P60K40 кг д.в. на гектар, в сосуды с торфом удобрения

не вносились. В конце апреля были получены полные всходы всех культур. У исследуемых культур наблюдался в среднем следующий процент всхожести: эспарцет - 60 %, пырей - 72 %, кострец - 70 %, люцерна - 54 %, колумбова трава - 43 %, амарант - 46 %, козлятник восточный -51%.

Результаты исследования динамики роста и развития растений приведены на рисунках 11 и 12.

2 14

Л 10

1 8 «

к 6

2 0

15 июн 5 июл 25 июл 14 авг 3 сен 23 сен

Дата замера

—♦—Люцерна (торф) -ж -Колумбова трава (торф) —* * Амарант (торф) -«--Эспарцет (торф)

Пырей + кострец (песок + удобрение) —•—Пырей + кострец (торф)

-»■ -Эспарцет + пырей + кострец (песок + удобрение) —■—Эспарцет + пырей + кострец (торф) Рисунок 11 - Линейный рост изучаемых культур, лабораторный опыт Ш

На вариантах, где использовался песок и вносились минеральные удобрения, люцерна, козлятник восточный и амарант прекратили рост и развитие и выпали. 19 июля 2007 г. при проведении очередных замеров было установлено, что растения козлятника восточного, культивируемые на торфе, растения колумбовой травы и эспарцета на вариантах с внесением песка и минеральных удобрений также выпали. Наиболее высокие показатели высоты наблюдались у растений колумбовой травы, эспарцета и амаранта в сосудах со слоем торфа.

Травосмеси хорошо развивались на вариантах с нанесением песка и внесением удобрений и на вариантах с применением торфа. Наиболее высокие показатели были отмечены на вариантах, где использовался торф. Проведённые 15 сен-

тября замеры показали, что высота растений травосмеси «пырей + кострец» на торфе была на 8,5 % больше, чем на варианте с использованием песка и внесением минеральных удобрений. У травосмеси «эспарцет + пырей + кострец» превышение высоты растений на варианте с использованием торфа составило 5 %.

« я

О «

я к я

я Я

ЙЗ я

о )Я О о

я I

Г,

у/

---- ^' т

^Гт.

15 тон

5 тол

25 тол

14 авг

3 сен

23 сен Дата замера

-♦—Люцерна (торф) -ж -Колумбова трава (торф) —* • Амарант (торф) Эспарцет (торф) •■••■• Пырей + кострец (песок + удобрение)

• Пырей + кострец (торф) -■- Эспарцет + пырей + кострец (песок + удобрение) и Эспарцет + пырей + кострец (торф)

Рисунок 12 - Глубина проникновения корневой системы изучаемых культур, лабораторный опыт III

Наиболее развитую корневую систему растения сформировали на вариантах, где в сосудах был торф. В одновидовых посевах наилучшие показатели были установлены у колумбовой травы, амаранта, люцерны - 2,6 см, 2,5 см, 2,3 см соответственно. На вариантах, где использовался песок, наблюдалось выпадение всех культур. Наиболее высокие показатели глубины проникновения корневой системы были установлены у растений травосмеси «эспарцет.+ пырей + кострец» также на варианте с использованием торфа.

Анализ результатов динамики нарастания сырой биомассы и накопления сухого вещества в лабораторном опыте III позволил установить, что в одновидовых посевах этот процесс отмечался на вариантах, где использовался торф. Тра-

восмеси накапливали больше сырой массы и сухого вещества на вариантах опыта и с использованием торфа, и с применением песка и минеральных удобрений. Наиболее высокие показатели отмечались у травосмеси «эспарцет + пырей + кострец» при использовании торфа. Аналогичная ситуация наблюдалась и по накоплению сухого вещества.

В результате опыта для биологической рекультивации шламонакопителя рекомендована травосмесь «эспарцет + пырей + кострец» и обоснована необходимость устройства рекультивационного слоя.

Лабораторные исследования позволили определить состав культур-освоителей для биологической рекультивации, а также научно обосновать состав многолетних травосмесей и необходимость улучшения их питательного режима за счёт внесения минеральных удобрений.

Результаты проведённых полевых исследований позволяют утверждать, что при использовании фитомелиорации для биологической рекультивации огромное значение имеют агротехнические приёмы возделывания культур-освоителей. Создание травостоя с высокими защитными функциями невозможно без строгого соблюдения последовательности технологических операций и обеспечения качества их выполнения. Состав операций зависит от свойств субстрата, на котором возделываются культуры. Обязательным приёмом является выравнивание поверхности рекультивационного слоя, что позволяет повысить качество выполняемых работ. Внесение минеральных удобрений улучшает условия обитания культивируемой растительности. Поскольку используемые травосмеси являются многолетними необходимо проведение уходных работ, которые включают боронование посевов и внесение минеральных удобрений в виде подкормок.

Изучение влияния естественной влагообёспеченности и минерального питания на рост и развитие растений травосмесей проводилось в полевых опытах на первой и второй секциях золоотвала Новочеркасской ГРЭС в течение 2004-2012 гг. Результаты исследований позволили установить, что растения на золоотвале росли и развивались в зависимости от складывающихся условий влагообеспечен-ности каждого конкретного года, а также от доз внесённых минеральных удобрений. Наиболее высокие показатели высоты растений многолетних травосмесей и развития корневой системы были отмечены на вариантах с внесением минеральных удобрений расчётной и повышенной на 30 % дозой.

Состав, структура и толщина рекультивационного слоя также оказывали положительное влияние на рост и развитие растений, поскольку к концу второго года жизни травосмесей корневая система растений достигла влажного золошла-кового субстрата и использовала из него необходимую влагу, что способствовало их росту и развитию в экстремальных условиях золоотвала.

В результате исследований установлено, что ежегодно в период со 2-3 декад июля и до конца периода вегетации линейный рост растений и развитие корневой системы несколько приостанавливались, что связано с их репродукционным периодом жизнедеятельности, а в начале следующего вегетационного периода эти показатели снова динамично увеличивались. Необходимо также отметить, что растения культивируемых травосмесей хорошо адаптировались к условиям золо-отвала и, несмотря на экстремальные климатические условия отдельных лет их жизнедеятельности, не наблюдалось сильного изреживания посевов, связанного с выпадением трав. В посевах со временем появились и успешно произрастали некоторые виды культурных растений и сорняков, вероятно, занесённых ветром и с семенами трав. В общем, плотность травостоя травосмесей за период произрастания в условиях золоотвала Новочеркасской ГРЭС снижалась незначительно, а сохранность трав была высокой.

При проведении полевых исследований было установлено, что продуктивность многолетней травосмеси «эспарцет + пырей + кострец», произрастающей на второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС, при прочих равных факторах, напрямую зависит от дозы внесения минеральных удобрений и естественной вла-гообеспеченности, складывающейся в вегетационный период каждого конкретного года. Показатели продуктивности исследуемой травосмеси приведены на рисунках 13 и 14.

40 35 30 " 25

I 20

Ш 15 §

^ ю

5 О

влагообеспеченности и минерального питания по вариантам полевого опыта I,

2004-2012 гг.

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Годы

Ш вариант 1 и вариант 2 Р вариант 3

Рисунок 13 - Продуктивность зелёной массы травосмеси «эспарцет + пырей + кострец» в зависимости от естественной

Анализ представленных данных позволил установить, что в условиях естественной влагообеспеченности, но при разных режимах минерального питания травосмесь формирует различную продуктивность. Наиболее высокие показатели продуктивности биомассы и накопления сухого вещества наблюдались на варианте 3 при внесении дозы минеральных удобрений на 30 % больше расчётной. В среднем за период исследований на данном варианте зелёная масса составила 31,8 т/га, что на 7,0 т/га или на 22 % превышало показатели, полученные на варианте 2 с внесением расчётной дозы удобрений. Аналогичная ситуация отмечалась и по накоплению сухого вещества, масса которого в среднем составила 8,03 т/га, что на 1,76 т/га или 21,9 % превысило показатели варианта 2.

о Й д*

в лаг

2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Годы

¡а вариант 1 Ш вариант 2 □ вариант 3

Рисунок 14 - Накопление сухого,вещества травосмеси «эспарцет + пырей + кострец» в зависимости от естественной ообеспеченнести и минерального питания по вариантам полевого опыта I,

2004-2012 гг.

Изучение влияния естественной влагообеспеченности и различного минерального питания на продуктивность травосмеси «донник + кострец + черноголовник + эспарцет», использованной для залужения первой секции золоотвала, проводилось в полевых опытах в течение 2011-2012 гг. (рисунок 15). Наиболее продуктивными были посевы травосмеси на варианте 3 при внесении дозы минеральных удобрений на 30 % больше расчётной. В среднем за 2 года продуктивность биомассы на этом варианте составила 10,5 т/га, что на 3,2 т/га или 30,5 % превысило урожайность на варианте 1. Аналогичная ситуация наблюдалась и по накоплению сухого вещества. Максимальная масса сухого вещества в среднем за 2 года была сформирована травосмесью на варианте 3 - 4,4 т/га, что на 1,6 т/га

или 36,4 % превысило показатели варианта 1, который являлся контрольным. На варианте 2 зелёная масса травосмеси составила 9,1 т/га, а масса сухого вещества -3,8 т/га, что на 1,8 т/га и 1,0 т/га больше, чем на варианте 1. 14

2011

2012

Годы

И зелёная масса (вариант 1) @ зелёная масса (вариант 2)

□ зелёная масса (вариант 3) @ сухое вещество (вариант 1)

3 сухое вещество (вариант 2) О сухое вещество (вариант 3)

Рисунок 15 - Продуктивность травосмеси «донник + кострец + черноголовник + эспарцет» в зависимости от естественной влагообеспеченности и минерального питания по вариантам полевого опыта II, 2011 - 2012 гг.

Исследования фотосинтетической деятельности посевов проводились в первый (2004 г.), третий (2006 г.) и шестой (2009 г.) год жизни многолетней травосмеси «эспарцет + пырей + кострец» на второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС. В результате установлена зависимость между питательным режимом на фоне естественной влагообеспеченности и показателями фотосинтетической деятельности. С улучшением условий роста и развития, которые создавались при внесении минеральных удобрений, процессы фотосинтеза в растениях травосмеси активизировались. Проведённые исследования позволили установить, что внесение минеральных удобрений оказывало положительное влияние на фотосинтетическую деятельность посевов травосмеси при естественной влагообеспеченности (рисунок 16). Более низкую производительность имели посевы травосмеси на варианте 1. При внесении расчётной дозы минеральных удобрений посевы травосмеси имели среднюю производительность, а более высокая была отмечена на варианте 3 с улучшенным питательным режимом.

5 6 .. 7 8

Месяцы

-4-я« удобрений ••*•• 1ДД&г.у.) -А- 1,3(Ди.у.)

5 6 Месяцы 7 8

—♦—без >яобретШ ••*•• ДООД -А- иСДм.у.)

••1,0(Ди.у.) -А- 1 ДДм.у.)

5 6 Мосяаы 7 $

бспудодрешш •-*•• 1ДЦи.?) -А- 1ДЦи.у;)

5 ^ Месялы ^ ! »

-безудобргнпй 1ДЦя.у.) -А- 1ДДм.у.)

5 6 Места, 7 8

-♦-Ска удобрений 1,0(Дм.у.> -А- Ц(Да.у-)

5 « Мссапы ? «

—♦—6«удобравй •••«■■ ЩЗху.) -А-

6 Месялы 7 8

—бмуяобрешШ 1ДДМ.у.} -А- 1,3(ДЯ-У.}

2004 г. 2006 г. 2009 г.

Рисунок 16 - Фотосинтетическая деятельность посевов травосмеси «эспарцет + пырей + кострец» в условиях второй

секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС

Проведённые полевые исследования позволили научно обосновать элементы технологии биологической рекультивации с использованием фитомелиорации. Обобщённая технологическая схема возделывания многолетних травосмесей на первой и второй секциях золоотвала Новочеркасской ГРЭС и шламонакопителе Стерлитамакского ОАО «Каустик» приведена в таблице 3.

Таблица 3 - Технологическая схема возделывания многолетних травосмесей

Операция Марка трактора С.-х. машина, орудие Качественный показатель Срок и условие выполнения операции

Эксплуатационная планировка, культивация поверхности ДТ-75М П-2,ЗА поверхностно; выравнивание рекультив анионного слоя перед посевом

Внесение минеральных удобрений МТЗ-80 МТЗ-80 РУМ-2 1-РМГ-4 поверхностно перед посевом

Посев ДТ-75М СЗТ-3,6 глубина заделки семян после прикатывания

Прикатывание ДТ-75М ЗККШ-6 СП-16 поверхностно до посева гладкими катками, после посева коль-чато-шпоровыми катками по диагонали

Все рекомендуемые для залужения травосмеси являются многолетними, имеют длительный период произрастания. В связи с этим, на их посевах необходимо ежегодно проводить уходные работы (таблица 4).

Таблица 4 - Состав уходных работ на посевах многолетних травосмесей в условиях нарушенных земель урбанизированных территорий

Операция Марка трактора С.-х. машина, орудие Качественный показатель Срок и условие выполнения операции

Ранневесеннее боронование ДТ-75М БЗСС-1,0 поверхностно ранней весной с целью удаления растительных остатков

Внесение минеральных удобрений МТЗ-80 МТЗ-80 РУМ-2 1-РМГ-4 поверхностно подкормка минеральными удобрениями в период отрастания растительной массы

В таблице 5 приведены общие технологические требования к проведению биологического этапа рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий. Особое внимание при проведении биологической рекультивации следует уделить подбору системы машин и оборудования как для возделывания травосмесей на нарушенных землях, так и для проведения уходных работ на посевах. Технологические операции могут выполняться с использованием имеющейся отечественной и зарубежной сельскохозяйственной техники.

Таблица 5 - Общие технологические требования к возделыванию травосмеси

Мероприятие технологического процесса Решаемые задачи Требования по технологичности, экономике, экологии и т.д.

Подбор культур Состав культур в травосмеси должен соответствовать направлению рекультивации нарушенных земель; - оказывать корневой системой трав дренирующее действие; - обогащать экологическим азотом и органическим веществом; - снижать эрозионные процессы; - снижать негативное влияние на окружающую среду. Оптимизация трудовых и энергетических затрат на единицу площади посева; - повЬннение содержания органического вещества за счет отторжения корневой системы и биомассы травосмеси; - исключение влияния размещённых отходов на окружающую среду.

Подготовка семян к посеву и посев Получить дружные всходы можно только на хорошо выровненном участке и достаточным запасом влаги в посевном слое. Посев должен производиться в оптимальные для культур сроки. Помимо выравнивания поверхности рекульти-вационного слоя для своевременного посева с целью получения дружных всходов большое значение имеет качество посевного материала. Семена должны быть зрелыми, чистыми от сорняков и соответствовать требованиям ГОСТ. Необходимо перед посевом тщательно смешать семена в требуемой пропорции.

Применение удобрений Необходимо разработать научно обоснованный регламент применения минеральных удобрений. Более полно и рационально использовать все имеющиеся ресурсы. Следует разработать комплекс технологических мероприятий, направленных на улучшение экологической обстановки и обеспечение условий для роста, развития растений и создания биомассы.

Система машин При возделывании многолетней травосмеси необходимо учитывать следующие основные требования: - агротехнические, предусматривающие особенности возделывания травосмеси с учетом климатических и хозяйственных условий; - технические, обеспечивающие рациональный подбор тракторов, машин, орудий и наиболее эффективное их использование; - организационные, предусматривающие более эффективное использование техники и экономии ГСМ, а также контроль над качеством выполняемых работ и их сроками; - экономические, направленные на снижение затрат труда и издержек производства, комплектование агрегатов должно производиться с учетом соответствия парка машин применяемой агротехнике. При работе в тяжелых условиях запас мощности трактора следует несколько увеличить. Весь комплекс машин не должен оказывать негативного влияния на окружающую среду.

Применяемый комплекс машин не должен оказывать отрицательного влияния на окружающую среду. Приведённые технологические требования позволят установить пути дальнейшего совершенствования разработанных технологий биологической рекультивации нарушенных земель с целью снижения материальных, трудовых и энергетических затрат на её реализацию.

В главе 5 «Мониторинг биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий» рассмотрены методологические основы мониторинга рекультивированных земель, приведён разработанный ■ состав показателей мониторинга и результаты мониторинга биологической рекультивации на примере второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС. На рекультивированных землях мониторинг необходим для прогнозирования изменения состояния компонентов восстанавливаемой геосистемы. Методической основой его проведения является разработанная система показателей (таблица 6).

Таблица 6 - Состав показателей мониторинга рекультивированных земель

Показатели мониторинга Используемые методы, нормативные документы Период проведения

Содержание в динамике в рекуль-тивационном слое: - нитратного азота; - подвижного фосфора; - обменного калия; - поглощенного натрия; - поглощенного кальция; - поглощенного магния; - рН водной вытяжки; - солевого состава в водной вытяжке; - органического вещества; - тяжелых металлов; - гранулометрический и микроагрегатный состав ГОСТ 26951-86 ГОСТ 26205-91 ГОСТ 26205-91 ГОСТ 26950-86 ГОСТ 26487-85 ГОСТ 26487-85 ГОСТ 26423-85 ГОСТ 26424 - 26428-85 ГОСТ 26213-91 РД 52.18.191-89 ГОСТ 12536-79 Каждые 3-5 лет

Глубина проникновения корневой системы многолетних трав в динамике Методика Станкова Н.З. В начале вегетации (май), в конце вегетации (сентябрь)

Рост, развитие и продуктивность многолетней травосмеси Методика ВНИИ кормов В начале вегетации (май), в конце вегетации (сентябрь)

Густота стояния растений многолетней травосмеси в динамике Методика ВНИИ кормов В начале вегетации (май), в конце вегетации (сентябрь)

Засорённость и типы преобладающих сорных растений Методика ВНИИ кормов В период вегетации (начало, середина и конец)

Содержание питательных веществ и тяжёлых металлов в биомассе травосмеси Методика ВНИИ кормов, ГОСТ 26929-94, ПНДФ 14.1:2.22-95 В конце вегетации (сентябрь) каждые 3-5 лет

Фотосинтетическая деятельность многолетней травосмеси Методика Ничипоровича А. А. В период вегетации

Мониторинг с использованием предлагаемой системы показателей позволяет не только оценить успешность проведённой биологической рекультивации, но и поможет обосновать необходимость применения мелиоративных мероприятий для ускорения восстановления нарушенных компонентов геосистемы.

Результаты проведённого в 2005-2012 гг. мониторинга биологической рекультивации второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС позволили отметить успешные рост и развитие растений высеянной травосмеси «эспарцет + пырей + кострец». За рассматриваемый период установлено существенное увеличение видового разнообразия растительности, поселение ранее отсутствовавших представителей животного мира. Наблюдалось частичное зарастание участков, не покрытых рекультивационным слоем и имеющих минимальное покрытие.

Растительный покров оказал существенное влияние на состояние рекульти-вационного слоя: установлена тенденция к увеличению содержания органического вещества (рисунок 17).

св

в &

О «

в §

О.

1> к и

а)

1 £ О

3,5

2,5

2 -

1,5 -

1 -I

0,5

3,23

¡1111111;

2,69 Щ1111

- ЯВИВ

РЩРШР

¡11111111

Д01 °>09 °>07 --1*........т......а-,— 111111 ОДб -—т-^-аййагйаь

2011 год

2003 год 2008 год

Ш 0-20 см Ш 20-40 см

Рисунок 17 - Содержание органического вещества в субстрате золоотвала

Полученные результаты позволяют сделать заключение о протекающих положительных процессах, способствующих накоплению органического вещества в рекультивационном слое в виде биомассы и корневой системы растений, что достигнуто с помощью культур-фитомелиорантов. Установлено снижение значений рН в горизонтах 0-20 см и 20-40 см рекультивационного слоя, а также уменьшение содержания тяжёлых металлов, что также является положительным фактором, достигнутым в результате выполненной фитомелиорации (рисунки 18 - 20).

2003 год 2008 год 2011 год

00-20 см Ш 20-40 см

Рисунок 1В - Результаты анализа образцов рекультивационного слоя на рН, вторая секция золоотвала Новочеркасской ГРЭС

20 п

Исследуемые металлы

Рисунок 19 - Содержание тяжёлых металлов в горизонте 0-20 см рекультивационного слоя второй секции золоотвала

___________________________Исследуемые металлы.................................................................

Рисунок 20 - Содержание тяжёлых металлов в горизонте 20-40 см рекультивационного слоя второй секции золоотвала

В главе 6 «Эффективность технологий биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий» приведен расчёт эколого-экономической эффективности разработанных технологий.

Проведёнными расчётами установлено, что в результате применения разработанных технологий фитомелиорации при биологической рекультивации первой, второй секций золоотвала Новочеркасской ГРЭС и шламонакопителя БОС Стер-литамакского ОАО" «Каустик» суммарный предотвращённый экологический ущерб составил 13,179 млн. руб./год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Изучен опыт проведения биологической рекультивации на нарушенных землях урбанизированных территорий (золоотвалах и шламонакопителях), позволяющий утверждать, что наиболее распространённым способом устранения их пыления является создание растительного покрова. В связи с чем, необходима разработка эффективных технологий биологической рекультивации с использованием методов и способов мелиораций.

2. Предложена классификация мелиораций, используемых на биологическом этапе рекультивации нарушенных земель. Установлено, что применение

различных видов мелиораций, реализуемых проведением мелиоративных мероприятий, которые, в свою очередь, выполняются соответствующими способами и приёмами, обеспечивает формирование культурного ландшафта на рекультивируемой территории.

3. Разработаны и теоретически обоснованы этапы создания искусственного фитоценоза на нарушенных землях урбанизированных территорий при их биологической рекультивации. Составлена теоретическая схема формирования искусственных фитоценозов на нарушенных землях при биологической рекультивации с использованием фитомелиорации, которая позволяет определить состав операций технологии биологической рекультивации. Разработаны научные основы проектирования технологий биологического этапа рекультивации. Установлено, что теоретической основой технологий биологического этапа при санитарно-гигиеническом направлении рекультивации является применение приёмов, которые обеспечат надёжную консервацию нарушенных земель и направлены на улучшение экологической обстановки в районе их размещения.

4. Разработана методика биологической рекультивации нарушенных земель с применением технологии фитомелиорации в виде структурно-функциональной схемы.

5. Выполнено обоснование технологии биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий на основании проведённых лабораторных и полевых исследований. В результате лабораторных исследований рекомендованы для залужения второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС многолетняя травосмесь «эспарцет + пырей + кострец», для первой секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС - «донник + кострец + черноголовник + эспарцет», для шламонакопителя БОС Стерлитамакского ОАО «Каустик» - «эспарцет + пырей + кострец». В полевых исследованиях установлено, что максимальная высота эспарцета достигала 106,0 см, злаков - 104,0 см, глубина проникновения корневой системы составляла соответственно 69,0 см и 79,0 см при внесении повышенной на 30 % дозы минеральных удобрений. Продуктивность сырой биомассы травосмеси при улучшенном питательном режиме на 22 % превышала показатели, полученные при внесении расчётной дозы удобрений, и на 30,5 % без удобрений. Аналогичная ситуация отмечалась и по накоплению сухого вещества, масса которого на 21,9 % превысила показатели, полученные при внесении расчётной дозы удобрений и на 36,4 % - без удобрений. Внесение минеральных удобрений положительно повлияло на фотосинтетическую деятельность посевов травосмеси «эспарцет + пырей + кострец». Максимальные значения фотосинтетического потенциала и чистой продуктивности фотосинтеза в среднем за вегетацию наблюдались при внесении повышенной на 30 % дозы удобрений - 4760,4 тыс. м2/га • дн. и 6,5 г/м2 ■ сут. соответственно.

6. Выполнен поиск путей снижения затрат на технологический процесс биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий с использованием функционально-стоимостного анализа (ФСА). Установлено несоответствие затрат и значимости у технологических операций: подготовить рекультивационный слой, заделать семена в рекультивационный слой. Выполненный ФСА позволил наметить пути дальнейшего совершенствования технологического процесса биологической рекультивации с учётом снижения затрат.

7. Разработана и апробирована система показателей мониторинга биологической рекультивации нарушенных земель, которая, кроме исследования процессов формирования фитоценоза, включает наблюдения за изменениями, происходящими в рекультивационном слое. Установлены периоды проведения наблюдений, а также используемые методики и нормативные документы. Результаты мониторинга биологической рекультивации второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС подтвердили успешные рост и развитие растений высеянной многолетней травосмеси «эспарцет + пырей + кострец». За период проведения наблюдений (2005-2012 гг.) установлено существенное увеличение видового разнообразия растительности, поселение ранее отсутствовавших представителей животного мира. Результаты мониторинга позволили сделать заключение о протекающих положительных процессах, способствующих накоплению органического вещества в рекультивационном слое золоотвала в виде биомассы и корневой системы растений травосмеси. Установлено снижение значений рН в горизонтах 0-20 см и 2040 см рекультивационного слоя, а также уменьшение содержания тяжёлых металлов, что является положительным фактором, достигнутым в результате выполненной фитомелиорации.

РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для устранение пыления выведенных из эксплуатации золо- и шламохра-нилищ необходимо применять биологическую рекультивацию с использованием фитомелиорации.

2. Состав операций технологического процесса биологической рекультивации нарушенных земель определяется направлением их дальнейшего использования. Технология биологического этапа при санитарно-гигиеническом направлении рекультивации включает следующие элементы: подготовку поверхности рекультивируемого объекта к посеву многолетней травосмеси, подготовку семян к посеву, способ посева, норму высева и сроки посева, обработку поверхности рекультивируемого объекта до и после посева травосмеси, уходные работы.

3. При санитарно-гигиеническом направлении рекультивации необходимо применение таких приёмов, как залужение и внесение минеральных удобрений

дозами N60.90P90-120Kio.90 кг д.в. на гектар, которые обеспечат надёжную консервацию объектов и направлены на улучшение экологической обстановки в районах их размещения.

4. Необходимо проводить мониторинг биологической рекультивации нарушенных земель с использованием разработанной системы показателей.

Перспективы дальнейшей разработки темы:

- разработать технологии биологической консервации других видов нарушенных земель с использованием предложенной теоретической схемы формирования искусственных фитоценозов;

- разработать и научно обосновать технологические процессы биологической рекультивации нарушенных земель с использованием лесных мелиораций;

- разработать и научно обосновать технологии биологической рекультивации нарушенных земель для других направлений их последующего использования с применением предложенного методологического подхода.

Список опубликованных работ В изданиях, рекомендуемых ВАК Минобрнауки РФ

1. Турина, И. В. Фитомелиорации золоотвалов тепловых электростанций / И. В. Турина // Мелиорация и водное хозяйство. - 2006. - № 6. - С. 62.

2. Турина, И. В. Опыт фитомелиорации золоотвалов / И. В. Турина // Мелиорация и водное хозяйство. - 2007. - № 4. - С. 68-69.

3. Иванова, Н. А. Результаты полевых исследований на второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / Н. А. Иванова, И. В. Турина, А. И. Щиренко // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2009. -Т. 1. -№ 19.-С. 162-166.

4. Турина, И. В. Влияние фитомелиорации на агрохимические свойства ре-культивационного слоя второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина II Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2009. - № 6 (21). - С. 241-243.

5. Турина, И. В. О возможности консервации золоотвалов методом фитомелиорации / И. В. Турина, А. И. Щиренко // Мелиорация и водное хозяйство. -2009. -№3,- С. 39-41.

6. Иванова, Н. А. Технологический процесс биологической рекультивации отработанного шламонакопителя / Н. А. Иванова, И. В. Турина // Природообу-стройство. - 2010. - № 4. - С. 24-27.

7. Турина, И. В. Фотосинтетическая деятельность посевов многолетней травосмеси в условиях рекультивируемого золоотвала / И. В. Турина // Политемати-

ческий сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2010. - № 62. - С. 327-332.

8. Иванов, П. В. Экономическая оценка рекультивации золошлакохранилищ тепловых электростанций / П. В. Иванов, И. В. Турина, Е. Г. Субботина // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2010. - Т. 1. - № 23. - С. 194-197.

9. Турина, И. В., Щиренко А.И., Шемет С.Ф. Продуктивность травосмеси на рекультивируемом золоотвале при естественной влагообеспеченности / И. В. Турина, А. И. Щиренко, С. Ф. Шемет // Мелиорация и водное хозяйство. - 2010. - № 4.-С. 43-44.

10. Иванова, Н. А. Развитие растений при биологической рекультивации объектов урбанизированных территорий / Н. А. Иванова, И. В. Турина, А. С. Вечерний // Мелиорация и водное хозяйство. - 2010. - № 4. - С. 41-42.

11. Турина, И. В. Обоснование выбора культур для растительных мелиора-ций золоотвалов / И. В. Турина // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета.-2011.-№ 1-1.-С. 96-103.

12. Турина, И. В. Технологии растительных мелиораций объектов урбанизированных территорий / И. В. Турина // Известия Нижневолжского агроунивер-ситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2011. -№4.-С. 64-69.

13. Турина, И. В. Теоретическое обоснование биологической рекультивации золоотвалов методом растительной мелиорации / И. В. Турина, Н. А. Иванова, П. А. Михеев // Природообустройство. - 2012. - № 4. - С. 26-29.

14. Турина, И. В. Система показателей мониторинга рекультивированных золоотвалов (на примере Новочеркасской ГРЭС) / И. В. Турина, Н. А. Иванова, П. А. Михеев // Научная мысль Кавказа. - 2012. - № 3. - С. 50-56.

15. Турина, И. В. О применении комплексных мелиораций при биологической рекультивации нарушенных земель / И. В. Турина // Мелиорация и водное хозяйство. - 2013. - № 3. - С. 27-28.

Патент

16. Способ залужения золоотвалов / Ищенко A.B., Иванова H.A., Турина И.В., Бирюков В.В., Скляренко Е.О. // патент на изобретение RUS 2293455 11.04.2005.

Монография

17. Турина, И. В. Биологическая рекультивация золоотвала Новочеркасской ГРЭС: монография / И. В. Турина. - Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ ЮФУ, 2012. -240 с.

Статьи в сборниках научных конференций и симпозиумов

18. Турина, И. В. К вопросу биологической рекультивации золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина, А. Н. Плитинь, А. А. Гнеуш // Проблемы создания устойчивых природных ландшафтов России: Материалы науч.-практ. конф. студ. и молодых ученых. - Вып. 2. - Новочеркасск, 2004. - С, 39-43.

19. Турина, И. В. Биологический этап рекультивации золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина, А. А. Гнеуш, А. И. Щиренко // Научно-техническое творчество студентов вузов: Матер. Всерос. смотра-конкурса науч.-техн. творчества студ. вузов «Эврика-2005». - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005. - Ч. 3. - С. 21-24.

20. Турина, И. В. К вопросу биологической рекультивации золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина, Н. А. Иванова // Пути повышения эффективности использования орошаемых земель: сб. науч. тр. по материалам междунар. науч.-практ. семинара. - Новочеркасск, 2005. - С. 278-283.

21. Иванова, Н. А. Биологическая рекультивация золоотвала Новочеркасской ГРЭС / Н. А. Иванова, И. В. Турина, С. Ф. Шемет // Мелиорация и водное хозяйство: Материалы науч.-практ. конф. «Повышение эффективности использования орошаемых земель Южного Федерального округа» (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН), 30 сент. 2005 г., г. Новочеркасск. - Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2005. - Вып. 4 - С. 61-64.

22. Турина, И. В. Особенности интеграции отработанных золоотвалов в природные ландшафты / И. В. Турина // Сборник научных докладов 3-й Всероссийской конференции молодых ученых «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации». - Коломна, 2006. - С. 54-57.

23. Турина, И. В. Формирование устойчивого растительного покрова на отработанных золоотвалах / И. В. Турина // Рацюнальне землевикоритання рекуль-тивованих та еродованних земель: досвщ, проблеми, перспективи: Матер. м1жнародно1 науково-практичшп конференцп. - Дншропетровськ, 2006. - С. 7581.

24. Иванова, Н. А. Формирование фитоценоза на золоотвале Новочеркасской ГРЭС / Н. А. Иванова, И. В. Турина // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ» / Под ред. В.Н. Щедрина. - Новочеркасск: ООО «Геликон», 2006. - Вып. 35. - С. 187-190.

25. Турина, И. В. Существующие направления биологической рекультивации золоотвалов / И. В. Турина, А. И. Щиренко, А. А. Гнеуш // Проблемы мелиорации и водного хозяйства: Матер, науч.-практ. конф. студ. и молодых ученых, посвящ. 100-летию мелиорат. образов, на юге России. Вып. 6. - Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2007. - С. 83-87.

26. Иванова, Н. А. Результаты лабораторных исследований по подбору культур для фитомелиорации шламонакопителя БОС ЗАО «Каустик» / Н. А. Иванова, И. В. Турина // Вестник аграрной науки Дона. - 2008. - Вып.1. - С. 131-134.

27. Турина, И. В. Исследования по проблеме биологической рекультивации урбанизированных территорий / И. В. Турина, А. И. Щиренко // Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проектов: Матер, междунар. науч.-практ. конф. Ч. 1. - Москва, 2008. - С. 88-93.

28. Иванова, Н. А. Особенности создания рекультивационного слоя на отработанном шламонакопителе БОС ЗАО «Каустик» / Н. А. Иванова, И. В. Турина // Проблемы повышения продуктивности мелиорированных земель: Материалы междунар. науч-практ. конф. 27-28 марта 2008 г., г. Новочеркасск. - Новочеркасск: Лик, 2008. - С. 96-100.

29. Иванова, Н. А. Результаты агротехнического обследования отработанного шламонакопителя БОС ЗАО «Каустик» / Н. А. Иванова, И. В. Турина // Безопасность водохозяйственных объектов юга России и мелиорации антропогенных ландшафтов: материалы Всероссийской науч-практ. конф. 24-25 января 2008 г., г. Новочеркасск. - Новочеркасск: Лик, 2008. - С. 94-96.

30. Турина, И. В. Результаты лабораторных исследований по подбору культур для фитомелиорации золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина, А. И. Щиренко, А. А. Гнеуш // Безопасность водохозяйственных объектов юга России и мелиорации антропогенных ландшафтов: Матер. Всерос. науч-практ. конф. 24-25 января 2008 г., г. Новочеркасск. - Новочеркасск: Лик, 2008. - С. 104-106.

31. Турина, И. В. Результаты агротехнического обследования второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина, А. И. Щиренко // Мелиорация и водное хозяйство: Матер. Всерос. науч.-практ. конф. 25-26 сентября 2008 г., г. Новочеркасск. Вып. 6. - Новочеркасск: Лик, 2008. - С. 256-258.

32. Иванова, Н. А. Агротехнические приемы возделывания травосмеси на второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / Н. А. Иванова, И. В. Турина, А. И. Щиренко // Проблемы повышения эффективности орошаемых земель: материалы науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 20-21 ноября 2008 г. - Новочеркасск: НГМА, 2008. - С. 124-127.

33. Турина, И. В. Влияние питательного режима на накопление биомассы травосмесей в вегетационных сосудах / И. В. Турина // Проблемы повышения эффективности орошаемых земель: материалы науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 20-21 ноября 2008 г. - Новочеркасск: НГМА, 2008. - С. 127-130.

34. Иванова, H.A. Фитомелиорация отработанного шламонакопителя БОС ОАО «Каустик» / Н. А. Иванова, И. В. Турина // Мелиорация и водное хозяйство XXI века. Наука и образование: Материалы междунар. науч.-практ. конф., по-

свящ. 90-летию мелиоративно-строительного факультета. - Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2009. - С. 336-340.

35. Иванова, Н. А. Фитомелиоративные мероприятия при биологической рекультивации шламонакопителя БОС ОАО «Каустик» / Н. А. Иванова, И. В. Турина // Вопросы мелиорации. - 2009. - № 1-2. - С. 78-84.

36. Иванова, Н. А. Эколого-экономическая оценка ущерба, предотвращенного в результате фитомелиорации второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / Н. А. Иванова, И. В. Турина, А. И. Щиренко // Вопросы мелиорации. - 2009. -№ 1-2. - С. 84-88.

37. Турина, И. В. Проблемы биологической консервации золоотвалов тепловых электростанций / И. В. Турина, А. И. Щиренко // Сб. трудов I Всерос. науч. конф. «Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и с.-х. производства» 18-19 марта 2009 г., г. Краснодар. - Краснодар, 2009. - С. 74-79.

38. Иванова, Н. А. Биологическая рекультивация золоотвалов тепловых станций / Н. А. Иванова, И. В. Турина // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ»; под ред. В.Н. Щедрина. - Вып. 41. - Новочеркасск: ООО «Геликон», 2009. - С. 156-160.

39. Турина, И. В. Особенности биологической рекультивации золоотвалов / И. В. Турина, А. И. Щиренко // Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России: Матер, междунар. науч.-практ. конф. -Москва, 2009.-С. 135-139.

40. Турина, И. В. Консервация второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС залужением многолетней травосмесью / И. В. Турина // Современные проблемы оптимизации зональных и нарушенный земель: материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 40-летию Воронежской школы рекульти-ваторщиков, 21-24 октября 2009 г. - Воронеж, 2009. - С. 256-260.

41. Турина, И. В. Технологический процесс биологической рекультивации золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина // Современные энерго- и ресурсосберегающие, экологически устойчивые технологии и системы сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр.; под ред. Г.М. Туликова. - Рязань: РГАТУ им. П.А. Костычева, 2009. - С. 38-41.

42. Иванова, H.A. Мониторинг биологической рекультивации второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / H.A. Иванова, И.В. Турина, А.И. Щиренко // Мелиорация и водное хозяйство: Материалы науч.-практ. конф. «Эффективность мелиораций на юге России» 23-24 сентября 2009 г., г. Новочеркасск. - Вып. 7. - Новочеркасск: Лик, 2009. - Т. 1. - С. 174-176.

43. Турина, И. В. Мониторинг состояния растительности на второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина, А. И. Щиренко, А. А. Гнеуш // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст.

ФГНУ «РосНИИПМ» / Под ред. В.Н. Щедрина. - Новочеркасск: ООО «Геликон», 2009. - Вып. 42. - С. 195-198.

44. Турина, И. В. Эколого-экономическая эффективность биологической рекультивации золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина // Проблемы, состояние комплексных мелиораций и их роль в обеспечении продовольственной безопасности России. Материалы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 45-летию образования эколого-мелиоративного факультета ВГСХА. - ИПК ФГОУ ВПО Волгоградская ГСХА «Нива», 2010. - С. 335-338.

45. Бирюков, В. В. Результаты работ по биологической рекультивации второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / В. В. Бирюков, И. В. Турина, Н. А. Иванова, В. Г. Лукьянов, Е. А. Лысенко // Материалы III Международного научно-практич. семинара «Золошлаки ТЭС: удаление, транспорт, переработка, складирование», Москва, 22-23 апреля 2010. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010.-С. 64-67.

46. Турина, И. В. Состав работ по созданию рекультивационного слоя на отработанном шламонакопителе БОС ОАО «Каустик» / И. В. Турина // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах: Материалы IV Междунар. науч. конф. 11-14 октября 2010 г. -М.; Белгород: КОНСТАНТА, 2010. - С. 452-454.

47. Иванова, Н. А. Агротехника многолетней травосмеси в условиях отработанного шламонакопителя / Н. А. Иванова, И. В. Турина // Мелиорация и водное хозяйство: Материалы науч.-практ. конф. «Современное состояние и перспективы развития мелиоративно-водохозяйственного комплекса юга России» 23-24 сентября 2010 г., Новочеркасск. Вып. 8. -Новочеркасск, Лик, 2010. - С. 176-181.

48. Турина, И. В. Результаты мониторинга биологической рекультивации второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина // Экология: проблемы и перспективы социально-экологической реабилитации территорий и устойчивого развития: труды третьей всероссийской науч.-практ. конф. - Вологда: ВоГТУ, 2010. - С. 43-45.

49. Турина, И. В. Технология растительных мелиораций шламонакопителя биологических очистных сооружений / И. В. Турина // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных мелиоративных технологий: сб. науч. тр. Вып. 4. - Рязань, 2010. - С. 390-394.

50. Турина, И. Биологическая рекультивация второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. Турина, Н. Иванова, В. Лукьянов, Е. Лысенко // «Энерго-Infb». - 2010. - № 9(44). - С. 76-77.

51. Турина, И. В. Технология растительных мелиораций второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина // Сучасний стан та проблеми ро-звитку сшьскогосподарських мелюрацш: Матер1али М1жнародно1 науково-

практично! конференцп. - Дншропетровськ, Дншропетровський державний аг-рарний ушверситет, 2010. - С. 23-25.

52. Турина, И. В. Санитарно-гигиеническая рекультивация второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина // Сборник материалов XI Международного научно-практического симпозиума и выставки «Чистая вода России». - Екатеринбург, 2011. - С. 231-232.

53. Иванова, Н. А. Совершенствование технологии растительных мелиора-ций золоотвалов на основе ФСА / Н. А. Иванова, И. В. Турина, А. С. Вечерний И Сборник материалов XI Международного научно-практического симпозиума и выставки «Чистая вода России». - Екатеринбург, 2011. - С. 244-245.

54. Турина, И. В. Биологическая консервация золоотвала Новочеркасской ГРЭС с использованием растительных мелиораций / И. В. Турина, А. С. Вечерний // Материалы II Ростовского молодежного научно-практического форума «Молодежная инициатива-2011». - Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ, 2011. - С. 97-99.

55. Турина, И. В. Накопление биомассы многолетних травосмесей в зависимости от дозы минеральных удобрений в лабораторном опыте с вегетационными сосудами / И. В. Турина // Мелиорация и водное хозяйство. Проблемы и перспективы развития мелиорации и водного хозяйства: Материалы науч.-пракг. конф. (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН) 29-30 сентября, 2011 г. - Новочеркасск: «Лик», 2011. - С. 16-20.

56. Турина, И. В. Функционально-стоимостной анализ технологического процесса залужения многолетней травосмесью золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина, А. С. Вечерний // Мелиорация и водное хозяйство. Проблемы и перспективы развития мелиорации и водного хозяйства: Материалы науч.-практ. конф. (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН) 29-30 сентября, 2011 г. - Новочеркасск: «Лик», 2011.-С. 21-30.

57. Иванова, Н. А. Фитомелиоранты для биологической рекультивации первой секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / Н. А. Иванова, И. В. Турина, А. А. Каратунова // Мелиорация и водное хозяйство. Проблемы и перспективы развития мелиорации и водного хозяйства: Материалы науч.-практ. конф. (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН) 29-30 сентября, 2011 г. - Новочеркасск: «Лик», 2011. - С. 49-54.

58. Иванова, Н. А. О биологической рекультивации первой секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / Н. А. Иванова, И. В. Турина, С. Ф. Шемет. М. В. Во-лонтырёва // Мелиорация и водное хозяйство. Проблемы и перспективы развития мелиорации и водного хозяйства: Материалы науч.-практ. конф. (Шумаковские чтения совместно с заседанием секции РАСХН) 29-30 сентября, 2011 г. - Новочеркасск: «Лик», 2011. - С. 54-58.

59. Вечерний, А. С. Технология биологической консервации золоотвалов тепловых электростанций / А. С. Вечерний, И. В. Турина // Инновационное развитие АПК: межвузовская научная конференция аспирантов и молодых ученых: тезисы докладов. - Зерноград: ФГБОУ ВПО АЧГАА, 2012. - С. 19-21.

60. Турина, И. В. Биологическая консервация первой секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина, Н. А. Иванова, Е. А. Лысенко // Материалы IV Международного научно-практич. семинара «Золошлаки ТЭС: удаление, транспорт, переработка, складирование», Москва, 19-20 апреля 2012 г. - М.: Издательский дом МЭИ, 2012.-С. 115-118.

61. Иванова, Н. А. Влияние естественной влагообеспеченности и минерального питания на рост и развитие многолетней травосмеси на золоотвале Новочеркасской ГРЭС / Н. А. Иванова, И. В. Турина, Т. И. Дрововозова // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. - 2012. - № 1(05). - С. 31-47.

62. Турина, И. В. Влияние естественной влагообеспеченности и минерального питания на продуктивность многолетней травосмеси на второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И. В. Турина, Н. А. Иванова // Мелиорация и водное хозяйство. Современное состояние и перспективы развития мелиоративного, лесомелиоративного и водохозяйственного комплексов юга России: материалы науч.-практ. конф. совместно с заседанием секции РАСХН 27-28 сентября 2012 г. - Новочеркасск: «Лик», 2012. - Вып. 10. - С. 46-50.

Подписано в печать 10132013 Формат 60 х 84 1/16 Объём 2.0 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 851

Отдел оперативной полиграфии ФГБОУ ВПО НГМА,

346428, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Гурина, Ирина Владимировна, Новочеркасск

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»

05201 450158

На правах рукописи

Турина Ирина Владимировна

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ФИТОМЕЛИОРАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ПРИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

Специальность: 06.01.02 - «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

Диссертация на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор

Михеев П.А.

Новочеркасск 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

С.

ВВЕДЕНИЕ................................................................................. 5

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ.............................................................................. 11

1.1. Характеристика нарушенных земель как объектов рекультивации........ 11

1.2. Особенности самозарастания нарушенных земель урбанизированных территорий................................................................................... 17

1.3. Обзор технологий биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий......................................................... 32

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ................................................................ 46

2.1. Теоретические основы биологической рекультивации........................ 46

2.2. Научные основы проектирования технологий биологического этапа рекультивации................................................................................. 55

2.3. Пути совершенствования технологий биологической рекультивации нарушенных земель........................................................................ 59

3. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДИКИ И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.......................................................................................... 74

3.1. Характеристика объектов исследований......................................... 74

3.2. Схемы опытов и методики исследований....................................... 81

3.3. Характеристика климатических условий........................................ 86

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ............................................................ 93

4.1. Подбор культур для биологической рекультивации........................... 93

4.1.1. Подбор культур для биологической рекультивации второй секции зо- 93 лоотвала Новочеркасской ГРЭС.........................................................

4.1.2. Подбор культур для биологической рекультивации первой секции зо-лоотвала Новочеркасской ГРЭС......................................................... 116

4.1.3. Подбор культур для биологической рекультивации шламонакопителя БОС Стерлитамакского ОАО «Каустик».............................................. 124

^ 4.2. Агротехнические приёмы возделывания травосмесей на нарушенных

землях......................................................................................... 133

4.3. Влияние естественной влагообеспеченности и минерального питания

на рост и развитие растений травосмеси.............................................. 141

4.3.1. Влияние естественной влагообеспеченности и минерального питания на рост и развитие травосмеси «эспарцет + пырей + кострец» на второй

^ секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС............................................ 141

4.3.2. Влияние естественной влагообеспеченности и минерального питания на рост и развитие травосмеси «донник + кострец + черноголовник + эспарцет» на первой секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС.................. 171

4.4. Влияние естественной влагообеспеченности и минерального питания

на продуктивность травосмеси.......................................................... 183

4.4.1. Влияние естественной влагообеспеченности и минерального питания на продуктивность травосмеси «эспарцет + пырей + кострец» на второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС............................................ 183

4.4.2. Влияние естественной влагообеспеченности и минерального питания на продуктивность травосмеси «донник + кострец + черноголовник + эспарцет» на первой секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС.................... 192

4.5. Фотосинтетическая деятельность посевов травосмеси........................ 195

4.6. Технология биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий с использованием фитомелиорации..................... 203

4.6.1. Краткая характеристика технологических операций........................ 208

ч ■ч

4.6.2. Технологические требования к проведению биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий....................... 212

5. МОНИТОРИНГ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ......................... 218

5.1. Методологические основы мониторинга рекультивированных земель... 218

5.2. Результаты мониторинга рекультивированного золоотвала................. 228

6. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ.......................................................................................... 252

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................. 256

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................ 260

ПРИЛОЖЕНИЯ............................................................................. 302

ВВЕДЕНИЕ

около 8 млрд. м шламов различных классов опасности. Размещаемые в золоотва-лах и шламонакопителях материалы - ценное техногенное сырьё, которое можно применять в различных отраслях народного хозяйства. Однако, уровень их использования незначителен, поэтому основные объёмы складируют в золо- и шла-мохранилищах, которые оказывают комплексное негативное воздействие на окружающую природную среду и население. Для ускорения процесса восстановления нарушенных объектов необходимо проведение биологической рекультивации, что будет способствовать улучшению условий в районах их размещения. В связи с этим, особую актуальность приобретают исследования, направленные на теоретическое и экспериментальное обоснование и разработку технологий биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий.

Степень разработанности темы. Одним из основных направлений рекуль-

тивации нарушенных земель урбанизированных территорий является их биологическая консервация, так как они являются объектами, которые оказывают отрицательное влияние на окружающую природную среду и здоровье населения, проживающего в зоне их воздействия, в связи с чем, их использование для нужд народного хозяйства страны экономически и экологически нецелесообразно. В настоящее время основным способом их биологической рекультивации является фито-мелиорация. Многочисленными исследованиями, проведёнными в нашей стране и за рубежом, установлено, что восстановление нарушенных земель урбанизированных территорий, и в частности золо- и шламонакопителей, путём создания на них фитоценозов позволяет практически полностью прекратить пыление и водную эрозию их поверхности. Изучение опыта проведения биологической рекультивации показало, что в качестве культур-освоителей применяются многолетние злаковые и бобовые травы, поскольку они толерантны к комплексу неблагоприятных экологических условий, способны формировать густую дернину, препятствующую развитию эрозионных процессов. Виды трав и нормы их высева были установлены на основании изучения опытных и производственных посевов на рекультивируемых территориях.

исходит очень медленными темпами.

Задачи исследований:

- разработать классификацию мелиораций, применяемых при биологической рекультивации нарушенных земель;

- разработать методику биологической рекультивации нарушенных земель;

Научная новизна исследований заключается в том, что:

- разработана система показателей мониторинга биологической рекультивации нарушенных земель.

Теоретическая и практическая значимость работы.

подтверждается актами внедрения. Суммарный предотвращённый экологический ущерб составил 13,179 млн. руб./ год.

Положения, выносимые на защиту:

- классификация мелиораций, используемых на биологическом этапе рекультивации;

- методика биологической рекультивации нарушенных земель в виде структурно-функциональной схемы;

- экспериментальное обоснование технологий биологической рекультивации с применением фитомелиорации;

- система показателей мониторинга биологической рекультивации нарушенных земель урбанизированных территорий.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов исследований подтверждается большим объёмом экспериментальных данных, полученных в результате лабораторных и многолетних полевых опытов, выполненных в многократной повторности; достаточным объёмом расчётных данных; высокой степенью точности результатов теоретических и эксперименталь-

ных исследований, обосновывающих технологии биологической рекультивации нарушенных земель с использованием методов и способов мелиораций; положительными результатами опытно-производственной проверки.

Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на международных и всероссийских научно-практических конференциях, симпозиумах и семинарах ЮРГТУ (НПИ) (2005 г.), Российский НИИ проблем мелиорации (2005-2009 гг.), ВНИИ «Радуга» (2006 г.), Дншропетровський ДАУ (2006, 2010 гг.), Московский ГУП (2008-2009 гг.), Кубанский ГАУ (2009 г.), Белорусская ГСХА (2009 г.), Воронежская ГЛТА (2009 г.), Рязанский ГАТУ им. П. А. Косты-чева (2009 г.), Волгоградская ГСХА (2010 г.), МЭИ (2010, 2012 гг.), Белгородский ГУ (2010 г.), Вологодский ГТУ (2010 г.), Мещерский филиал ВНИИГиМ (2010 г.), ЮФУ (2011 г.), Азово-Черноморская ГАА (2012 г.), НГМА (2004-2012 гг.). Результаты исследований обсуждались и оценивались положительно на совещаниях в 2010-2012 гг., посвящённых экологической политике, проводимой ОАО «ОГК-2» Новочеркасской ГРЭС.

В 2005 г. на инновационном форуме «ИННОВ 2005» научная работа «Биологический этап рекультивации золоотвала Новочеркасской ГРЭС» была отмечена дипломом I степени. В 2006 г. на III конференции молодых учёных «Новые технологии и экологическая безопасность в мелиорации» присуждена I премия за доклад «Особенности интеграции отработанных золоотвалов в природные ландшафты». В 2007 г. за активную работу по сохранению природы Дона получена грамота от Комитета по охране окружающей среды и природных ресурсов Администрации Ростовской области. В 2010 г. на III Международном научно-практическом семинаре «Золошлаки ТЭС: удаление, транспорт, переработка, складирование» поощрена дипломом за разработку и успешное внедрение технологии биологической рекультивации золоотвалов на Новочеркасской ГРЭС.

По материалам исследова�

Информация о работе

Гурина, Ирина Владимировна
доктора сельскохозяйственных наук
Новочеркасск, 2013
ВАК 06.01.02

Диссертация

Научное обоснование технологий фитомелиорации нарушенных земель при биологической рекультивации - тема диссертации по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы