Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Структурно-функциональная организация агрофитоценозов на спланированных вскрышных отвалах Кузбасса
ВАК РФ 03.00.05, Ботаника
Автореферат диссертации по теме "Структурно-функциональная организация агрофитоценозов на спланированных вскрышных отвалах Кузбасса"
На правах рукописи
ЛАМАНОВА Татьяна Григорьевна
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ НА СПЛАНИРОВАННЫХ ВСКРЫШНЫХ ОТВАЛАХ КУЗБАССА
03.00.05 - «Ботаника» 03.00.16 - «Экология» ,
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Новосибирск - 2005
Работа выполнена в Центральном сибирском ботаническом саду Сибирского отделения РАН, г. Новосибирск.
Официальные оппоненты: доктор биологических наук,
член-корреспондент РАСХН Шамсутдинов Зебри Шамсутдинович; доктор биологических наук, доцент Дымина Глариоза Дмитриевна; доктор биологических наук, профессор Терехина Татьяна Александровна.
Ведущая организация - Уральский государственный университет им. A.M. Горького, г. Екатеринбург.
диссертационного совета Д 003.058.01 при Центральном сибирском ботаническом саде СО РАН по адресу: ул. Золотодолинская, 101, г. Новосибирск-90, 630090. Факс: (383)330-19-86.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Центрального сибирского ботанического сада.
Автореферат разослан " jQ " QgsCcf<Л 2005 г.
Защита состоится "
ч на заседании
Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук
Ершова Э.А.
/о 93?
ОБЩАЯ ХАРАКТЕНИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Восстановление биологического разнообразия, как основы устойчивости биогеоценозов и биосферы в целом, на землях, нарушенных при добыче полезных ископаемых, является приоритетной задачей национальной политики многих государств в области экологии (Limstrom, 1960; Coates, 1964; Duffu, 1970; Humphievs, 1978; Уоллворк, 1979; и др.). Особенно актуальна эта проблема для России, являющейся крупнейшим поставщиком на мировые рынки сырьевых ресурсов, при добыче которых огромные территории подвергаются жесткому техногенному воздействию.
Основная добыча каменного угля в нашей стране проводится в Кузбассе, являющимся крупнейшим угольным бассейном мира (Мазикин, 1999). Карьерно-отвальные комплексы, образующиеся при добыче угля открытым способом, занимают огромные площади, а их восстановление идет очень низкими темпами. Так, в конце XX в. нарушенные территории в этом регионе составляли около 100 тыс. га, а рекультивировано за все годы менее 20 тыс. га (Баранник, Счастливцев, 1999). При этом территория, испытывающая на себе негативные последствия, связанные с нарушением гидрологического режима, загрязнением прилегающих ландшафтов техногенными токсикантами, усилением эрозионных процессов и пр., в десять раз превышает площади самих нарушенных участков. Всё это отражается на здоровье населения и является одной из причин усиления социальной напряженности в районах угледобычи. В связи с этим весьма актуальны работы, связанные с нейтрализацией загрязнения окружающей среды и восстановлением биологической продуктивности техногенных ландшафтов. Особенно большое значение имеют научно-исследовательские работы, связанные с разработкой эффективных и экономически выгодных методов биологической рекультивации.
Цели и задачи исследования. Цель работы - разработка методов создания агрофитоценозов и изучение в динамике их структурных особенностей на производственных площадях спланированных вскрышных отвалов, сложенных породами разного геологического возраста, без нанесения водоупорного и плодородного слоев почвы, без внесения минеральных и органических удобрений, микроорганизмов в лесостепной зоне и на гидроотвале в степной зоне Кузнецкой котловины.
Исходя из указанной цели исследования, были поставлены следующие задачи:
1. На производственных площадях отвалов разного геологического возраста испытать травосмеси и монокультуры кормовых растений, изучить возможности их использования в качестве сенокосов.
2. Экспериментально проверить возможность применения для создания аг-
рофитоценозов не только видов злаков и
■доминирующих в зональных
сообществах, но и интродуцентов, прошедших испытание на интродукционных участках Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (г. Новосибирск).
3. Выявить флористический состав рекультивированных участков отвалов.
4. Изучить особенности вертикальной и горизонтальной структуры травостоев.
5. Определить продуктивность надземной и подземной фитомассы созданных фитоценозов.
6. Определить видовое разнообразие (а-разнообразие) сообществ.
7. Изучить жизненное состояние доминирующих видов.
8. Выявить состав макро- и микроэлементов в почвогрунтах и растениях, выращенных на отвалах, определить в последних накопление различных элементов питания. Выявить виды-концентраторы.
9. Определить длительность стадии продуктивного долголетия созданных агрофитоценозов.
Научная новизна. Изучение структуры и динамики агрофитоценозов на вскрышных породных отвалах представляет значительный интерес в связи с разработкой общей теории адаптациогенеза растений к новым экологическим факторам техногенного происхождения и имеет огромное прикладное значение для биорекультивации нарушенных земель.
Впервые на спланированных отвалах, сложенных пермскими и четвертичными отложениями, созданы на производственных площадях искусственные сообщества, где в качестве ценозообразователей использовано значительное число видов не только местной флоры, но и интродуцентов, прошедишх испытание на участках Центрального сибирского ботанического сада СО РАН.
На основе многолетних наблюдений, которые проводились ежегодно со второго года жизни сообществ, выявлены особенности формирования искусственных фитоценозов на спланированных отвалах разного относительного возраста и формирования сообществ в результате естественного зарастания этих отвалов.
Наряду с традиционными геоботаническими методами (изучением видового состава сообществ, надземной и подземной фитомассы, вертикальной структуры) в работе использованы новые подходы, позволившие провести оценку а-разнообразия, плотности и проективного покрытия всех видов, слагающих сообщества, роста и развития доминирующих видов, горизонтальной структуры сообществ, построить кривые значимости видов. Основой для этих исследований послужили методы, используемые в ботанических и зоологических исследованиях (Ценопопуляции растений..., 1976, 1977; Песенко, 1982).
Впервые для агрофитоценозов, созданных на породных отвалах Кузбасса, приводятся данные по химическому составу почвогрунтов и растений, количественному накоплению последними макро- и микроэлементов.
Защищаемые положения:
1. Высокопродуктивные посевы монокультур и травосмесей, доминантами которых являются виды злаков и бобовых, характерные для зональных сообществ этого региона, а также интродуценты, можно создавать в Кузбассе не только на вскрышных отвалах, сформированных четвертичными суглинками, но и на пермских отложениях, которые ранее считались малопригодными для рекультивации.
2. Запасы надземной фитомассы, особенности горизонтальной и вертикальной структуры в агрофитоценозах близки к аналогичным показателям суходольных лугов. По другим показателям - а-разнообразию, кривым значимости видов, запасу подземной фитомассы - их можно охарактеризовать как сукцес-сионные.
3. Созданные сообщества обладают высоким потенциальным продуктивным долголетием.
Практическая значимость. Восстановление нарушенных земель улучшает экологическую и социальную обстановку в Кузбассе, отнесенному к районам экологического бедствия. После проведения рекультивационных работ, на площади 125 га, земли возвращены в сельскохозяйственный оборот, и на протяжении 10 лет травостой выкашивается местными жителями механизированным и ручным способами. Сомкнутый растительный покров значительно снизил водную и ветровую эрозию.
Разработанная нами эффективная схема биологического этапа рекультивации позволяет сэкономить значительные средства.
Разработки, проводимые нами на Листвянском и Моховском разрезах, можно использовать и на других разрезах Кузбасса. Особый интерес представляют самые молодые и перспективные по запасам и качеству угля в этом регионе Еру-наковское и Таллинское месторождения, расположенные недалеко от полигона.
Материалы диссертации используются в лекционном курсе экологии Новосибирского государственного педагогического университета в разделе "Техногенные ландшафты и проблемы их рекультивации".
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на Международной конференции "Научно-практические проблемы промышленной ботаники в Казахстане", Караганда (1991); Всероссийской конференции "Эколого-экономические основы безопасной жизнедеятельности", Новосибирск (1993); Межотраслевой научно-практической конференции, ВНИИОСуголь, Пермь (1994); Международном совещании "Проблемы реформирования региональной экономики", Кемерово (1994); Отчетных сессиях ЦСБС СО РАН, Новосибирск (1991, 1995); Региональной конференции "Проблемы изучения растительного покрова Сибири", Томск (1996); Международных совещаниях "Биологическая рекультивация нарушенных земель", Екатеринбург (1996, 2002);
Межрегиональной научно-практической конференции "Проблемы сохранения биологического разнообразия Южной Сибири", Кемерово (1997); VII, X Международных научно-практических конференциях "Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье", Алушта (1997, 2001); Научно-техническом совете HTA "Открытых горных разработок Кузбасса", ОАО Холдинговая компания "Кузбассразрезуголь", (протокол заседания от 22 мая 1997 г.), Кемерово (1997); Международной научно-практической конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию", Кемерово (1999); Выездной сессии Президиума биологических наук СО РАН, посвященной 275-летию Российской академии наук, Кемерово (1999); Международной конференции "ENVIROMIS-2000", Томск (2000); Международном совещании "Проблемы охраны растительного мира Сибири", Новосибирск (2001); Выставке-семинаре законченных разработок СО РАН, Чита (2003); XI съезде Русского ботанического общества, Новосибирск (2003); Рабочем совещании по восстановлению нарушенных земель в Кузбассе, Кемерово (2004).
Материалы диссертации использовались при составлении 5 научно-производственных отчетов, переданных в отдел охраны природы концерна "Кузбассразрезуголь", КузбассНИИОГР, непосредственно на разрез "Листвянский" (19891992, 1995 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 27 работ.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 316 страницах, состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы и трех приложений, иллюстрирована 56 рисунками, содержит 35 таблиц. Список литературы включает 245 источников, в т. ч. 28 иностранных работ.
Автор выражает глубокую признательность своему учителю д.б.н., проф.
A.B. Куминовой, благодарность руководству ОАО ХК концерна "Кузбассрарез-уголь", директору разреза "Листвянский" A.A. Резниченко, сотрудникам разреза, администрации разреза "Моховский", академику РАН И.Ю. Коропачин-скому, заслуженному деятелю науки РФ, д.б.н., проф. И.М. Красноборову, д.б.н., проф. Р.Я. Пленник, сотрудникам Центрального сибирского ботанического сада СО РАН за оказание содействия при приобретении семян, ценные советы и рекомендации в процессе выполнения работы.
Особую признательность приношу главному специалисту по охране природы ХК ОАО "Кузбассразрезуголь" A.C. Бирюкову за постоянную помощь и поддержку, ведущему инженеру A.B. Швидкой, с.н.с., к.б.н Э.М. Гонтарь, с.н.с., к.б.н.
B.М. Доронькину, с.н.с. Е.Ф. Пищальниковой, с.н.с., к.б.н. |В.И. Кузьмину], м.н.с., к.б.н. Н.В. Шеремет и н.с., к.б.н. A.B. Каракулову.
Полигон, на котором выполнена работа, создан благодаря финансовой поддержке и предоставлению мощной техники концерном "Кузбассразрезуголь", разрезами "Листвянский" и "Моховский", вторым Управлением рекультивации
концерна. Полевые исследования проведены на средства ФЦНТП России "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения", Подпрограмма "Биологическое разнообразие" (1994-1998), per. №№ 336, 323, 317, 245 и Федеральной целевой программы "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки" (1997-2001), грант 656, направление 5.1.
ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
В настоящее время рекультивация земель понимается как комплекс работ (инженерных, горнотехнических, мелиоративных, сельскохозяйственных, лесо-хозяйственных и т. п.), направленных на восстановление и повышение продуктивности нарушенных промышленностью земель, возвращение их в различные виды хозяйственного использования (Моторина, 1975). Конечным результатом биологической рекультивации нарушенных промышленностью земель является создание на них устойчивых, продуктивных и хозяйственно ценных биогеоценозов: кроме того, предусматривается восстановление биоразнообразия биоты (Чибрик, 2002).
В различных странах мира рекультивация земель имеет свою специфическую направленность и методы осуществления, зависящие от физико-гсографи-ческих условий, социально-экономических и хозяйственных особенностей развития страны. Однако, при всем разнообразии таких приемов и методов, выделяется ряд общих этапов и направлений. В районах с большим дефицитом земель предпочтение обычно отдается сельскохозяйственной рекультивации -созданию на месте нарушенных промышленностью земель пашен, садов, кормовых угодий, обеспечивающих человека продуктами питания. При менее благоприятных почвенно-грунтовых условиях - созданию на нарушенных территориях лесонасаждений с различным целевым использованием. На месте выемок и карьеров, образующихся в результате открытых горных работ, создаются водоемы. При необходимости, нарушенные земли могут готовиться под строительство и т. д. (Knabe, 1964; Thirgood, 1969; Thirgood, Matthews, 1970; Duffu, 1970; Peters, 1970; Sherton, Duffek, 1970; Hill, 1971; Project recovery, 1971; Reclamation..., 1971; Сойер, Краул, 1971; Reiss, 1973; Craft, 1973; Humphievs, 1978; Уолл-ворк, 1979; и др.).
Изучением сельскохозяйственной рекультивации техногенных ландшафтов без нанесения плодородного слоя почвы на территории бывшего Советского Союза занимался целый ряд исследователей. Значительный вклад в изучение особенностей возделывания многолетних трав на отвалах внесли H.H. Бекаревич и др. (1971), Т.Н. Масюк (1976), Н.Х. Узбек (1981) - на вскрышных породах Никопольского марганцево-рудного бассейна; Г.А. Бондарь, Э.Л. Додатко (1975),
JI.В. Етеревская (1971, 1972, 1974) - на нарушенных землях Александрийских бу-роугольных карьеров; В.И. Бакланов, А.Е. Мазур (1975), E.H. Кондратюк (1985) -в Донбассе; Л.В. Моторина (1975) - в Подмосковье; В.В. Тарчевский (1967), Б.П. Колесников, Г.И. Махонина, Т.С. Чибрик (1976), Т.С. Чибрик (1970, 1979, 1987), Г.И. Махонина (1976, 1987, 1996 а, б) и др. - на Урале. А.Н. Куприянов (1992) занимался фитомелиорацией отвалов субаридной зоны Казахстана с применением землевания и мульчирования. Н.В. Шеремет (2003) изучала структуру и продуктивность агрофитоценозов с овсяницей тростниковой на спланированных вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины на нашем полигоне.
Вопросами изучения естественного зарастания отвалов при открытом способе добычи каменного угля занимались как у нас, так и за рубежом (Hall, 1957; Limstrom, 1960; Тарчевский, 1967; Моторина, 1970; Моторина, Ижевская, 1978; Колесников, Махонина, Чибрик, 1976). Первая попытка наметить общие закономерности формирования естественной растительности на отвалах при открытой добычи каменного угля в Кузбассе была сделана В.В. Тарчевским и Т.С. Чибрик (1970). Е.Р. Кандрашин (1979) изучал естественную растительность на различных стадиях сингенеза и полукультурфитоценозов на несплани-рованных отвалах угольных разрезов Кузбасса в степной зоне (Моховский разрез), лесостепной зоне (Байдаевский разрез) и горно-таежной зоне (Междуре-ченский разрез). A.B. Каракулов исследовал структурно-динамическую организацию регенерационных фитоценозов на спланированных отвалах юга Кузнецкой котловины на нашем полигоне (Каракулов, Ламанова, 2001; Каракулов, 2003).
Основное внимание при проведении работ по рекультивации земель, нарушенных при открытом способе добычи угля, в этом регионе уделялось лесотехническому направлению (Баранник, 1970, 1988; Баранник, Шмонов, 1988; Ло-гуа, 1985).
Большой вклад в разработку комплекса теоретических и прикладных проблем рекультивации нарушенных земель внесли сотрудники лаборатории рекультивации почв Института почвоведения и агрохимии СО РАН. Главное внимание ими уделяется изучению процессов восстановления утраченных почвой хозяйственных и экологических функций, поиску путей, ускоряющих их восстановление (Трофимов, Таранов, Рагим-Заде, Фаткулин, 1977; Трофимов, Таранов, 1987; Курачев, 1993). Е.Р. Кандрашиным (1981) разработаны рекомендации и экспериментальные технологические схемы, необходимые для составления проектов биологической рекультивации земель, нарушенных при открытой добыче каменных углей в зонах степи, лесостепи и подтайги Сибири. Перед началом рекультивации он рекомендует выполнять все мероприятия по оптимизации, выравниванию и планировке поверхности породных отвалов,
созданию на них потенциально плодородного корнеобитаемого горизонта. Общая мощность такого корнеобитаемого слоя должна быть не менее 0,8-1,0 м, в том числе мощность гумусированного почвенного насыпного горизонта - не менее 20-35 см.
Таким образом, несмотря на то, что работ, посвященных изучению особенностей зарастания вскрышных отвалов и эколого-биологических основ рекультивации на территории Кузбасса довольно много, оставался не изученным вопрос о структурно-функциональных особенностях агрофитоценозов, сформированных в этом регионе на производственных площадях свежих спланированных отвалов без нанесения водоупорного и плодородного слоев почвы, без внесения минеральных и органических удобрений и серийных сообществах при их естественном зарастании. Эти работы были начаты нами в 1989 г. по просьбе концерна "Кузбассразрезуголь".
ГЛАВА 2. ОБЗОР ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объекты исследования расположены в черте г. Новокузнецка на вскрышных породных отвалах существовавшего свыше 50 лет разреза "Ли-ствянский" и в окр. г. Ленинск-Кузнецкий на гидроотвале разреза "Мохов-ский" (Кемеровская обл.).
Отличие наших работ по рекультивации вскрышных породных отвалов Ли-ствянского разреза заключается в том, что впервые в Кузбассе была проведена на производственных площадях качественная планировка поверхности отвалов. Посевы проводились прямо на свежие спланированные отвалы разного геологического возраста без нанесения водоупорного и плодородного слоев почвы, внесения минеральных и органических удобрений, микроорганизмов, как это рекомендуют существующие методические указания (ГОСТ-86). Все созданные нами агрофитоценозы образуют единый массив, общая площадь которого составляет 100 га. Среди этого массива находятся и участки самозарастающих спланированных отвалов, сформированных четвертичными и пермскими отложениями. Возраст пород, слагающих отвалы, определялся главным инженером и главным геологом разреза. Посевы проводились в начале июля 1989-1990 годов. Испытывались монокультуры и травосмеси.
Динамические процессы растительности при естественном зарастании отвалов и в посевах многолетних кормовых трав изучали прямым методом, ежегодно, начиная со второго года сущес гвования агрофитоценоза.
Таким образом, объектом исследования послужили агрофитоценозы, созданные на производственных площадях. Внутри каждого сформированного нами сообщества на трансекгах закладывались серии мелких площадок, на которых собирался материал.
При создании устойчивых травосмесей опирались не только на литературные данные, а использовался, главным образом, собственный опыт по изучению структуры естественных кормовых угодий и каменистых степей в лесостепных и степных зонах Хакасии, Красноярского края, Тувы, Горного Алтая, юга Новосибирской области (Ламанова, 1976, 1978 а, б, 1985, 1987, 1990, 1993, 1996; Природные сенокосы и пастбища..., 1971; Растительный покров Хакасии, 1975; Пленник, Ламанова и др., 1988; Ламанова, Попова, 1989). При составе травосмесей подбирались не только виды местной флоры, но и интродуценты, прошедшие испытания на интродукционных участках Центрального сибирского ботанического сада СО РАН, в СИБНИИК СО ВАСХНИЛ, г. Краснообск. Высевались семена видов, характеризующихся различным долголетием. Недолговечные, существующие в травостое сеяных лугов 2-3 года (клевера луговой и гибридный). Средне долголетние, обычно сохраняющие достаточно высокую продуктивность до 5-6 лет, а в благоприятных условиях и дольше (овсяница луговая, тимофеевка луговая, ежа сборная). Более долговечные, до 10 и более лет (кострец безостый).
Для создания агрофитоценозов использованы семена сортов и интродукционных популяций следующих видов.
Донник лекарственный (Melilotas officinalis (L.) Pall.) - семена приобретены в ОПХ "Морозово". Клевер луговой (Trifolium pratense L.) - высевались семена сорта "Бийский". К. гибридный (Т. hybrydum L.) - семена этого вида в небольшом количестве находились в смеси с семенами клевера лугового. Люцерна посевная (Medicago sativa L.) - высеяны семена сорта "Токмакский". Семена следующих видов получены в ЦСБС СО РАН, интродукторы - д.б.н., проф. Р.Я. Пленник, с.н.с., к.б.н. Г.В. Кузнецова: эспарцет песчаный (Onobrychis arenaria (Kit.) DC.) ежа сборная (Dactylis glomerata L.), житняк гребенчатый (Agropyron cristatum (L.) Beauv.), кострец безостый (Bromopsis inermis (Leyss.) Holub), овсяница луговая (Festuca pratensis Huds.), о. тростниковая (F. arundinacea Schreb.), райграс высокий (Arrhenatherum elatius (L.) J. et C. Presl), тимофеевка луговая (Phleum pratense L.). Семена полевицы гигантской (белой) (Agrostis gigantea Roth, s.l.) приобретены в Эксперимешальном хозяйстве ЦСБС СО РАН, интро-дуктор с.н.с., к.б.н. Г.И. Сенаторова.
Методы исследования. Применялись общепринятые геоботанические методики (Полевая геоботаника, 1959-1976; Ценопопуляции растений, 1976, 1977; Уиттекер, 1980; Песенко, 1982).
Ежегодно по общепринятым методикам в июле - начале августа проводили повидовые укосы для определения надземной фитомассы и состава хозяйственно-ботанических фупп. Всего взято и проанализировано 428 укосов. Для изучения вертикальной структуры в разных местах срезали травостой под корень и затем разрезали его по слоям 0-7 см (высота скашивания), 7-10 см, 10-20 см и т. д.
(Павлова, 1980). На третий год жизни агрофитоценозов были взяты образцы для определения запаса подземных органов. Монолиты отбирались в 3-кратной по-вторности по слоям 0-10, 10-20, 20-30 см и т. д. на максимально возможную глубину, которая обычно не превышала 40 см. В 1990-1993 гг. закладывали вдоль трансект по 10 площадок по 1 м2 в каждом агрофитоценозе, на которых определяли проективное покрытие и численность всех слагающих агрофитоце-ноз видов, проводили измерение морфометрических признаков растений, выделяли возрастные группы. Общее число заложенных площадок 330. Общее число проанализированных особей всех видов за годы наблюдений было следующим: в посевах люцерны - 9403, в злаковой травосмеси на четвертичных отложениях - 10 695, в злаковой травосмеси на пермских отложениях - 12 911, в посевах клевера лугового - 8498, в посевах злаков с донником лекарственным -14 364, в посевах злаков с клевером луговым - 6192, в посевах злаков с эспарцетом песчаным - 4346, при естественном зарастании отвалов разного геологического возраста - 9038, на гидроотвале - 47 559.
Для изучения горизонтальной структуры было использовано отношение дисперсии к среднему с применением критерия Г. Блэкмана (Василевич, 1969). На основании плотности видов были построены кривые значимости видов, которые сравнивались с гипотетическими кривыми, ос-разнообразие оценивалось по числу видов на единицу площади и выравненное™ или рав-новозможности, с которой особи распределены по видам. Последний показатель оценивался с помощью индекса полидоминантности (мере концентрации Симпсона):
Ях = (1 Р,2Г\
где р, - доля обилия каждого вида растений от их обилия в фитоценозе (Уитте-кер, 1980; Песенко, 1982).
Для полного изучения флористического состава сообществ в каждом сообществе в течение полевых сезонов 1990, 1995, 2000 годов проводились полные флористические сборы. Кроме того, ежегодно просматривались все площади отвалов с целью учета появления новых видов на этих местообитаниях. Название растений приводится по "Флоре Сибири" (1987-2003). При отнесении видов к сорной растительности за основу взяты сводки: Сорные растения СССР (1934-1935), В.В. Никитин (1983), Определитель растений Кемеровской области (2001).
Для определения элементного состава в почвофунтах почвенными бурами отбирались по 5-6 проб в агрофитоценозе по слоям 0-10, 10-20, 20-30 см и т. д., а затем делались смешанные образцы по этим глубинам. В разных местах срезались доминирующие и содоминирующие в сообществе виды, затем
из них делались смешанные образцы. Коэффициенты накопления микроэлементов рассчитывали по формуле, предложенной М.Я. Ловковой и др. (1989):
содержание в сухой биомассе (мг/кг)
К =-.
содержание в почве (мг/кг)
Механический и химический состав почвогрунтов определен сотрудниками химической лаборатории института "Запсибгипроводхоз" (г. Новосибирск), состав макро- и микроэлементов в почвогрунтах и растениях - сотрудниками молодежного объединения СО ВАСХНИЛ (г. Краснообск) атомно-абсорционным методом.
ГЛАВА 3. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводились на двух участках: первый расположен на вскрышных отвалах разреза "Листвянский" в черте, г. Новокузнецка, второй -на гидроотвале разреза "Моховский" в окр. г. Ленинск-Кузнецкий (Кемеровская обл.).
Территория первого участка расположена в северной лесостепи. По геоботаническому районированию A.B. Куминовой (1950), она относится к Центральному подрайону Томь-Кондомского предгорного переходного района. По дендрологическому районированию Ю.П. Хлонова (1979) - к Южнокузнецкому району сосны и лиственных пород, умеренно теплому, достаточно увлажненному, который занимает южную часть Кузнецкой котловины. По почвенному районированию С.С. Трофимова (1975), - к Мариинско-Ачинскому почвенному округу лесостепи и лесостепи предгорий. Сумма температур выше 10° С составляет 1800-1900°. Годовая сумма осадков колеблется от 450 до 600 мм. ГТК сравнительно высокий 1,3-1,5. В редкие годы весной и летом наблюдаются полузасушливые периоды. Безморозный период продолжается в среднем 115-125 дней. Лето умеренно теплое, зима умеренно суровая. Средняя температура июля 18-19° С. Мощность снегового покрова составляет 30-150 см.
Рельеф холмисто-увалистый, глубоко расчлененный. При большой расчлененности местности количество выпадающих осадков распределяется по рельефу неравномерно. Господствующие почвы на равнинах - черноземы выщелоченные и оподзоленные. На территории, покрытой лесом, распространены серые и темно-серые лесные почвы, а также дерново-подзолистые с тяжелым механическим составом.
По геолого-экономическому районированию Кузнецкого бассейна (Беляев, Пах, Сендерзон, 1969), в основу которого авторами были положены структур-
но-геологические особенности с учетом элементов геоморфологии, разрез "Ли-ствянский" отнесен к Бунгуро-Чумышскому району, расположенному в юго-западной части бассейна. Более древние породы района почти сплошь покрыты четвертичными образованьями различной мошности. Угленосные отложения района относятся к балахонской серии и кузнецкой свите (Васильев, Петрочен-ко, Симуни, Терещенко, 1969). Растительность имеет характер лесостепи с возрастанием процента залесенности к юго-востоку. Леса представлены березовыми, березово-осиновыми и березово-сосновыми массивами. Очень редко можно встретить небольшие участки сосновых насаждений с невысокой сомкнутостью крон.
Из суходольных лугов самым распространенным вариантом в 40-е годы, когда антропогенный пресс на растительный покров был, но сравнению с настоящим временем, минимальным, были разнотравно-овсяницевые луга. Средняя высота травостоя составляла 40 см. В видовом составе преобладали злаки: Festuca pratensis, Phleum pratense, Agrostis alba; из бобовых - Trifolium pratense, Lathyrus pratensis, Medicago platycarpos, Vicia sepium\ из разнотравья - Carum carvi, Achillea millefolium, Trollius asiaticus и др. (Куминова, 1950, с. 108). Большое количество бобовых и высокое качество травостоя - специфическая особенность этих лугов. Производительность разнотравно-овсяницевых лугов в 40-е годы была равна 20-35 ц/га сухой массы.
При неглубоком залегании угольных пластов породные вскрышные отвалы сложены, как правило, четвертичными отложениями, представленными лессовидными суглинками. Лессовидные суглинки распространены повсеместно и одевают сплошным ковром все водораздельные пространства и надпойменные террасы речных долин. В последнее время в Кузбассе разрабатываются пласты с глубоким залеганием угля, где породные отвалы сложены пермскими отложениями, представленными песчаниками, алевролитами, аргиллитами.
Для обоих типов отвалов в первые годы характерно быстрое повышение содержания гумуса по Тюрину, особенно на пермских отложениях. Это связано с повышенным содержанием в пробах углерода. рН водной вьпяжки нейтральная или слабощелочная, анализируемые почвогрунты не засолены. В механическом составе почвогрунтов, по сравнению с зональными почвами, высокий процент крупнообломочной фракции, особенно на пермских отложениях. В пробах почвогрунтов не обнаружены кадмий, сурьма, молибден. В небольших количествах содержатся рубидий, бериллий, стронций; в близких к нормальным концентрациям - медь, ртуть, мышьяк, кобальт. Немного завышены концентрации цинка, хрома, марганца, никеля, более повышены концентрации лития и ванадия.
Территория второ! о участка (гидроотвал разреза "Моховский"), по геоботаническому районированию А.В. Куминовой (1950), относится к Центральному лесостепному району Кузнецкой котловины. Согласно почвснно-географичес-
кому районированию Кемеровской области С.С. Трофимова (1975) - к почвенному округу "островной" лесостепи Кузнецкой котловины. По дендрологическому районированию Ю.П. Хлонова (1979) - к Северокузнецкому району лиственных пород умеренно теплому, с достаточным, но неустойчивым увлажнением.
По геолого-экономическому районированию Кузнецкого бассейна (Белянин, Пах, Сендерзон, 1969), территория второго участка принадлежит Ленинскому району. На площади Ленинского района развиты отложения от карбона до четвертичных. Наиболее хорошо изучены угленосные отложения верхнепермского возраста, к которым приурочена промышленная угленосность. Средний карбон и нижняя пермь представлены отложениями балахонской серии и кузнецкой свиты (Жданова, Козловский, Протопопова, 1969). Кузнецкая свита распространена только в северо-западной части района, ильинская свита широко распространена в западной и северо-западной его частях.
Район достаточно обеспечен теплом в течение летнего периода. Сумма температур выше 10° С превышает 1800-1900°. Годовое количество осадков 350450 мм. ГТК равен 1,1-1,25 (Хлонов, 1979). Осадков, как правило, достаточно. В отдельные годы весной и летом отмечаются полузасушливые и редко непродолжительные засушливые периоды. Лето умеренно теплое. Средняя температура июля - 18-19° С. Период без заморозков 110-115 дней. Зима умеренно суровая. Средняя температура января -17-20° С.
Рельеф на большей площади равнинный, слабо расчлененный. Характерны выровненные широкие водоразделы с небольшими отметками. На открытых безлесных пространствах по склонам и водораздельным участкам преобладают выщелоченные и оподзоленные черноземы. На площади, покрытой лесом, господствуют темно-серые и серые лесные почвы
Характер растительного покрова лесостепной, хотя процент облесенности чрезвычайно низкий. Небольшие, преимущественно, березовые колки встречаются по окраинам в более пересеченной местности, занимая участки северных склонов. Под пологом невысоких берез присутствует кустарниковый ярус из Spiraea media, Rosa cinnamomea, R. acicularis. В травостое преобладаю!: Rubus saxatilis, Polygonatum odoratum, Galium boreale, Thalictrum minus, Iris ruthenica. Остальные виды встречаются более или менее рассеянно. В северной час!и района отмечены сомкнутые лесные массивы, среди которых преобладают осино-во-березовые насаждения (Хлонов, 1979).
Пространство по левобережью р. Иня отнесено В.В. Ревердатто (1924) к разнотравно-луговой подзоне лесостепной зоны. На плакорах встречаются фрагменты ковыльно-разнотравных степей со Stipa pennata, Festuca pseudovina, Koeleria cristata. Травостой hci устой, производительность 8,5-10,0 ц/га.
Более мезофильный облик у разнотравных степей. Травостой густой, средняя высота его 20 см. Преобладают виды разнотравья: Pulsatilla patens, Scabiosa
ochroleuca, Filipéndula hexapetala, Fragaria vi rid i ч, Adonis sibirica. Из злаков обильны Phleum phleoides, Poa angustifolia, Hierochloe odorata, Helictotrichon pubescens. Травостой выкашивается, его производительность - 10-12 ц/га.
Южные крутые склоны сопок и увалов заняты каменистыми степями. Травостой редкий, процент площади, занятой камнями, довольно высок. В травостое доминируют Potentilla acaulis, Orostachys spinosa, Hedysarum gmelinii, Veronica incana, Onosma simplicissima, Aster alpinus, Campanula sidirica, Artemisia frígida, Agropyron cristatum. Кроме того, растут и широко распространенные виды степных злаков: Stipa capillata, Festuca pseudovina, Koeleria cristata.
ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ФЛОРЫ СПЛАНИРОВАННЫХ ВСКРЫШНЫХ ОТВАЛОВ РАЗРЕЗА "ЛИСТВЯНСКИЙ"
Флора спланированных вскрышных отвалов разреза "Листвянский" насчитывает 184 вида высших сосудистых растений, относящихся к 134 родам и 44 семействам. Эти местообитания характеризуются каменистостью субстрата, поэтому мы позволили себе провести сравнение этой флоры с флорой каменистых степей Хакасии, которые занимают гораздо большую площадь - 1420 км2 (Растительный покров Хакасии, 1976). Эта флора представлена 40 семействами, 157 родами и 358 видами (Ламанова, 1978). Ю.А. Манаков (2000) включил в конспект флоры сосудистых растений, зарегистрированных на неспланированных вскрышных отвалах Кедровского угольного разреза, 305 видов. Большее число видов, по сравнению с нашей флорой, связано с большей площадью карьерно-отвального ландшафта разреза (4161,7 га) и большим числом местообитаний. Таким образом, флора спланированных вскрышных отвалов разреза "Листвянский" довольно богата.
Разные семейства образуют во флоре нисходящий ряд rio убыванию числа видов. На первом месте стоит семейство Asteraceae (17,3 %), что характерно для подавляющего большинства бореальных флор, так же, как и большое число видов в семействах Fabaceae и Роасеае (по 8,8 %). Необычно высокая насыщенность видами семейства Brassicaceae (9,3 %) связана с тем, что эти виды относятся к сорным растениям, первыми поселяющимися на свежих местообитаниях.
Если учитывать только виды местной флоры, представленной 149 видами, то наиболее многовидовыми оказались следующие семейства: Asteraceae (26 видов, 17,4% от общего числа видов), Brassicaceae (17 видов - 11,4%), Fabaceae (11 видов - 7,4 %), Роасеае (7 видов - 4,7 %), Salicaceae (7 видов -4,7 %). Среди посеянных 35 видов преобладают представители следующих семейств: Роасеае (9 видов - 25,7 %), Asteraceae (6 видов - 17,1 %), Fabaceae (5 видов - 14,3 %), Alliaceae (3 вида - 8,6 %), Lamiaceae (3 вида - 8,6 %).
Наиболее многовидовые роды представлены в табл. 1. По два вида насчитывают 24 рода, по одному - 98 родов. Наиболее многочисленными оказались ро-
ды, представленные видами местной флоры, а не интродуцентами. Исключение составляет род Trifolium, два вида которого - клевер луговой и клевер гибридный были высеяны. Виды двух наиболее многочисленных родов Salix и Potamogeton растут в понижениях, где повышенная влажность, хотя представители рода Sa//.* растут и на выровненных участках вскрышных отвалов.
Еще одной особенностью флоры спланированных отвалов можно считать небольшое число видов в семействах и родах. Таким образом, видовое разнообразие на отвалах достигается за счет большого числа семейств и родов растений, поселяющихся на отвалах, а не за счет увеличения разнообразия внутри последних.
Таблица 1
Наиболее многовидовые роды флоры спланированных отвалов разреза "Листвянский"
Место во флоре по числу видов Род Число видов
абсолютное %
1 Salix 5 2,7
2-5 Potamogeton 4 2,2
2-5 Trifolium 4 2,2
2-5 Vicia 4 2,2
2-5 Artemisia 4 2,2
6-9 Poa 3 1,6
6-9 Allium 3 1,6
6-9 Rumex 3 1,6
6-9 Potentilla 3 1,6
С целью выяснения приспособлений растительных организмов для удержания площади обитания и разрастания на данной территории был проведен анализ жизненных форм с использованием классификации Г.М. Зозулина (1959, 1961). Единым общим признаком, принятым в этой системе, служат приспособления к удержанию особью площади обитания. Группа реддитивных растений-многолетников, не возобновляющихся при уничтожении надземной части, составляет 1,1 %, она представлена двумя видами - сосной обыкновенной и лиственницей сибирской. Самую многочисленную группу (47,8 %) составляют рес-тативные растения - многолетники, возобновляющиеся с помощью спящих почек или почек возобновления в случае уничтожения надземной части. Ирруп-тивные виды - многолетники, которые не только возобновляются в случае уничтожения надземной части, но и расширяют площадь обитания, составляют 20,1 %. Значительный процент приходится на группу вагативных растений (одно- или двулетников) - 31,0 %.
Все виды можно отнести к 6 экологическим группам: ксерофитам, мезоксе-рофитам, мезофитам, мезогигрофитам, гигрофитам, гидрофитам. По числу видов выделяется группа мезофитов, на долю которой приходится около 60 %. Затем идут мезоксерофи1ы, доля которых во флоре спланированных вскрышных
отвалов составляет 21,7 %. Относительно большой вклад мсзогигрофитов - 3,3 %, гигрофитов - 6,5 % и гидрофитов - 4,4 % связан с появлением на спланированных отвалах небольших понижений, заполненных водой, и довольно быстрым заселением этих водоемов и их берегов влаголюбивыми растениями.
На основании анализа биоморф (жизненных форм по И.Г. Серебрякову) выяснилось, что исследуемую флору слагают следующие группы: деревья, кустарники, полукустарники и полукустарнички, травянистые многолетники, одно-двулетники. Деревья представлены пятью видами, в процентном отношении доля их увеличивается среди интродуцированных видов, в то время как у кустарников - среди аборигенных, где они представлены, в основном, разными видами ив. Основную группу видов составляют травянистые многолетники, особенно среди интродуцированных видов и одно-двулетники, особенно среди аборигенных видов.
За основу классификации ареалов были взяты положения, разработанные М.А. Альбицкой (1946) и A.B. Положий (1965). В результате ареалогического анализа выяснилось, что все виды можно отнести к пяти типам ареала: Плюри-региональному, Голарктическому, Евразийскому, Североамерикано-азиатскому, Азиатскому. Евразийский тип разделен на собственно евразийский и евроси-бирский. К группе видов Азиатского типа были выделены следующие подтипы: монголо-южно-сибирские, южно-сибирские и эндемики Алтае-Саянской провинции. Около половины составляют виды, относящиеся к евразийской группе, 33,2 % - к голарктической, около 15 % - к плюрирегиональной. Среди интро-дуцентов преобладают виды с голарктическим (31,4%), евразийским (25,7 %), евросибирским (11,4%) ареалами. Среди аборигенных видов - с голарктическим (33,6%), евразийским (29,5%), плюрирегиональным (15,4%) и евросибирским (14,1 %) ареалами.
ГЛАВА 5. СТРУКТУРА АГРОФИТОЦЕНОЗОВ НА СПЛАНИРОВАННЫХ ВСКРЫШНЫХ ОТВАЛАХ КУЗБАССА
Обсуждая важнейшие подходы к изучению структуры фитоценозов, В.В. Мазинг (1973), отметил 3 основных направления в трактовке этого понятия.
1. Структура как синоним состава (видовая структура, популяционная структура, биоморфная структура и т. д.).
2. Структура как синоним строения.
3. Структура как синоним связей.
Он считает, что целесообразно рассматривать понятие структуры как общее понятие, включающее состав из подчиненных элементов и систем, их взаимное расположение (пространственная или морфологическая структура) и различные взаимоотношения между ними (функциональная структура), и всс эю в динамике, в изменении, как в пространстве, так и во времени.
Под посевы многолетних трав использовались не только отвалы, сложенные четвертичными суглинками, потенциально пригодные для целей рекультивации, но и отвалы, сложенные пермскими отложениями, которые по ГОСТу-86 относятся к малопригодным для этих целей.
На отвалах, сложенных четвертичными отложениями, созданы: чистые посевы Medicago sativa - люцерны посевной и злаковой травосмеси; кроме того, на четвертичных суглинках, образующих поверхность гидроотвала на разрезе "Мо-ховский", злаково-бобовая травосмесь. На отвалах, образованных пермскими отложениями, - злаковая травосмесь, посевы Trifolium prateme, злаковой травосмеси с Т. prateme, злаковой травосмеси с Onobrychis arenaria, злаковой травосмеси с Melilotus officinalis. Посевы люцерны посевной, злаковой травосмеси на четвертичных и пермских отложениях, бобово-злаковой травосмеси на гидроотвале проводились в начале июля 1989 г., а остальных - в начале июля 1990 г.
Структура всех агрофитоценозов на спланированных вскрышных отвалах характеризуется целым рядом одинаковых свойств. Особенности вертикальной структуры заключались в следующем: высота травостоя превышает высоту травостоя ранее существовавших здесь суходольных лугов. По данным А.В. Куминовой (1950), на месте этих отвалов были распространены разно-травно-овсяницевые луга, средняя высота которых составляла 40 см, максимальная - 70-90 см (Павлова, 1980). На отвалах, образованных четвертичными отложениями, средние многолетние показатели в разных сообществах колебались от 90 до 125 см, лимиты - 80-180 см. На отвалах, сложенных пермскими отложениями, средние многолетние показатели в различных сообществах - 75110 см, лимиты - 50-150 см. Высокотравные луга, имеющие высоту от 80 до 100 см, в этом регионе возникают за счет неоднократного выкашивания высокотравных таежно-черневых лугов (Куминова, 1950). Существование реликтового липового массива с доминированием липы сибирской и высокотравных таежно-черневых лугов связано с запасами каменного угля, расположенными на небольшой глубине. По трещинам и разломам, а также через почву от пластов каменного угля поступают газы, основными компонентами которых являются метан, углекислый газ и пр. Количество углекислого газа оказалось в 1,5-4 раза выше фоновых значений за пределами липового острова, а углеводородов в 2-3 раза выше (Хлонов, 1996). На отвалах увеличение высоты травостоя кроме этих причин, вероятно, связано с наличием в почвогрунтах окисленного угля, способствующего росту и развитию растений, образованию гумуса. Таким образом, появление высокотравных лугов в Кузбассе, как естественных, так и искусственных, связано с каменноугольными месторождениями и может служить геоиндикационным признаком.
В созданных нами агрофитоценозах наиболее часто встречается растянутое распределение биомассы по вертикальному профилю. Общий вид графика име-
ет форму пирамиды, свойственной графикам суходольных лугов, только в злаковых и бобово-злаковых травосмесях.
Анализ горизонтальной сгруктуры показал следующее: на нт орой-третий год в агрофитоценозах так же, как и в зональных сообществах, преобладают виды, имеющие контагиозное распределение особей по площади. Виды, имеющие случайное распределение, немногочисленны; виды с регулярным распределением по площади агрофитоценозов отсутствуют.
Надземная фитомасса сообществ, созданных нами на отвалах, не уступает, а иногда даже превышает этот показатель в ранее существовавших здесь суходольных лугах. Средние многолетние значения воздушно-сухой надземной фи-томассы в агрофитоценозах, сформированных на четвертичных отложениях, -37,4±6,6 ц/га, лимиты - 27,5-49,3 ц/га.; на пермских - 28,7±3,0 ц/га, лимиты -21,8-42,8 ц/га. При естественном зарас!ании спланированных отвалов, сложенных четвертичными суглинками, - 33,3±8,4 ц/га, лимиты - 12,5-104,9 ц/га, пермскими отложениями - 1 0,7+1,4 ц/га, лимиты - 2,8-18,4 ц/га.
Итак, надземная фитомасса в созданных нами на четвертичных отложениях искусственных фитоценозах практически равна этому показателю в сообществах при естественном зарастании этих отвалов. Достоверно увеличивается (более чем в 2 раза) надземная фитомасса в созданных агрофитоценозах на спланированных отвалах, сложенных пермскими оиюжениями, по сравнению с естественным зарастанием этих местообитаний. При эюм следует обратить внимание на состав хозяйственно-ботанических групп. Осоки не были обнаружены ни в одном агрофитоценозе, так же как и в сообществах при естественном зарастании спланированных отвалов. Несколько видов осок появилось только возле провалов, заполненных водой. В агрофитоценозах, начиная со второго года жизни сообществ и до последних лет проводимых нами наблюдений, 90-98 % составляют высеянные злаки и бобовые, характеризующихся высокими кормовыми достоинствами.
При естественном зарастании отвалов, сложенных и пермскими и четвертичными отложениями, основной вклад в надземную фитомассу вносят виды сорного разнотравья: Cirsium setosum, С. vulgare, Tussilago farfara, Lactuca serriola, Artemisia sieverriana, A. vulgaris. Наиболее быстрое внедрение злаков в структуру травостоя происходит на четвертичных суглинках. Преобладает Dactylis glomerata, семена которой внедряются на участок из посева злаков. Группа бобовых представлена обычно одним видом - Melilotus officinalis. Этот вид из-за быстро грубеющих стеблей и высокого содержания кумаринов о i носится к группе плохо поедаемых растений. Таким образом, формирование сообществ при естественном зарастании спланированных отвалов происходит гораздо медленнее, а качественный состав травостоя значительно ниже, чем это указывалось ранее в литературе.
Подземная фитомасса на гретий год жизни сообществ в 3-4 раза ниже подземной фитомассы зональных сообществ. В результате, общая продуктивность агрофитоценозов на отвалах меньше общей продуктивности суходольных лугов (табл. 2). В связи с тем, что зональные разнотравно-овсяницевые луга в результате интенсивного проведения вскрышных работ и распашки территории в настоящее время в окр. пос. Листвяги исчезли, для сравнения взяты естественные сообщества лесостепной зоны, расположенные на юге Новосибирской области. Сбор материала в обоих случаях проводился по единой методике (Ламанова, 1993).
Таблица 2
Продуктивность агрофитоценозов третьего года жизни, сформированных на спланированных вскрышных породных отвалах разреза "Листвянский" и естественных фитоценозов в долине р. Карасук (Новосибирская обл.)
Общее Биомасса
Агрофитоценозы проективное общая надземная подземная
покрытие, % т/га т/га % от общей т/га % от общей
Четвертичные отложения
Естественное зарастание 58,3 6,0 3,6 59,7 2,4 40,3
Посевы люцерны посевной 79,3 15,8 5,4 33,9 10,5 66,1
Злаковая травосмесь 73,5 21,5 2,0 9,5 19,5 90,5
Пермские отложения
Злаковая травосмесь 74,1 13,6 2,6 18,8 11,0 81,2
Злаковая травосмесь
с эспарцетом песчаным 38,1 13,6 2,2 16,3 11,4 83,7
Злаковая травосмесь
с клевером луговым 68,1 22,3 2,6 11,7 19,7 88,3
Злаковая травосмесь
с донником лекарственным 78,6 26,3 1,9 7,1 24,4 92,9
Посевы клевера лугового 77,9 10,8 3,4 31,7 7,4 68,3
Естественное зарастание 21,6 4,4 0,7 14,9 3,7 85,1
Естественные фитоценозы
Мятликово-разнотравный
остепненныи луг 31,7 45,9 1,3 2,9 44,6 97,1
Злаково-ковыльная степь 80,0 33,6 2,9 8,7 30,7 91,3
Важный показатель структуры сообществ - модели распределения видов по обилию, так как оно является самым полным математическим описанием собранной по сообществу информацией. Разнообразие обычно анализируется с учетом четырех основных моделей: геометрического ряда, логарифмического ряда, логнормального распределения и модели "разломанного стержня" Макартура (Уиттекер, 1980; Пианка, 1981; Мэгарран, 1992). Существует переход от геометрического ряда с доминированием немногих видов при очень низкой численности остальных через лог-ряд и логнормальное распределение, в которых
виды со средним обилием становятся все более и более обычными, к ситуации, представленной моделью "разломанного стержня", когда обилия видов распределены с максимально возможной в природе равномерностью. В работе приводятся данные по распределению частот (чисел) видов с определенным числом принадлежащих каждому из них особей в сообществах 2-4-1 о годов жизни. Анализ моделей распределения видов в агрофитоценозах на спланированных вскрышных отвалах говорит о том, что эти показатели неустойчивы и, как правило, меняются по годам. В разные годы структура сообществ по этому показателю может то усложняться, то упрощаться.
Видовое разнообразие, как правило, невелико. На 1 м2 обычно растут 8-9 видов высших сосудистых растений, и этот показатель не меняется по годам. Значения индексов полидоминангносш 1акжс невелики, хо1я в оiдельные юды этот показатель может резко увеличиваться.
Жизненное состояние особей и ценопопуляций всех высеянных нами видов злаков и бобовых достаточно высокое, начиная со второго года жизни, у всех видов злаков и бобовых часть особей переходит в генеративное состояние, дает качественные семена. Возрастные спектры, как правило, в первые 4-5 лет жизни агрофитоценозов левосторонние. Стареющие генеративные, субсенильные и сенильные особи отсутствуют.
Основное отличие зарастания гидроотвала от остальных видов вскрышных отвалов заключается в массовом поселении на начальных этапах Salix caprea, S. triandra, S. viminalis. Семена их попадают с ближних участков вместе с водой и ветром. Поэтому одной из причин, мешающих превращению гидроотвалов в сенокосные угодья, является зарастание их ивами. Создание злаково-бобовых травосмесей замедляет этот процесс, вклад ив в общую биомассу во все наблюдаемые годы не превышал 12-13 %. В дальнейшем отдельные особи достигают взрослого состояния, высоты более 2 м, поэтому во избежание распространения кустарников, следует проводить рубки ухода.
Одновременно с созданием агрофитоценозов появляются в небольшом количестве вредители, формируется микофлора, но процент пораженных растений невелик, степень поражения их невысокая.
ГЛАВА 6. СОДЕРЖАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В НАДЗЕМНОЙ ФИТОМАССЕ РАСТЕНИЙ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ
НА СПЛАНИРОВАННЫХ ОТВАЛАХ РАЗРЕЗА "ЛИСТВЯНСКИЙ"
В работе впервые для Кузбасса приводятся данные по элементному составу угля, почвогрунтов, образованных четвертичными и пермскими отложениями, доминирующих и содоминирующих видов в посевах люцерны посевной, злаковой травосмеси на четвертичных и пермских отложениях, коэффициенты нако-
пления элементов разными видами растений. За норму приняты содержания элементов в черноземах и растениях, выросших в лесостепной зоне СССР, взятые по литературным данным (Кабата-Пендиас, Пендиас, 1989).
Средние значения содержания минеральных элементов в углях разреза и кларке по углям СССР у большинства проанализированных элементов примерно одинаковы, за исключением Li, Sr, Zn, Мп, содержание которых в углях разреза значительно выше.
Во вскрышных породных отвалах разреза, по сравнению со средним содержанием элементов в черноземах, выше концентрации Li, Zn, V, Fe, Ni.
Содержание проанализированных элементов в составе хозяйственно-ботанических групп, несмотря на некоторые колебания, близко к содержанию их в растениях, выросших на зональных почвах. Среди злаков отмечено небольшое превышение концентраций Rb, Sb, V, Мп, Со; среди бобовых - Be, Rb, Cr, Mo, Ni у одного вида - донника белого, выросшего на пермских отложениях; среди разнотравья - Li, Be (четвертичные отложения) и Rb.
В отдельных видах растений, выросших на вскрышных породных отвалах в лесостепной зоне Кузбасса, в небольших концен фациях содержатся рубидий, свинец, сурьма, цинк; в избыточных количествах - литий. В норме - медь, стронций, кадмий, олово, ванадий, кобальт, кальций, калий, магний, азот.
В то же время в разных видах или даже в разных образцах одного и того же вида содержание минеральных элементов может колебаться. Среди злаков повышенные содержания самого большого числа элементов: ванадия, хрома, молибдена, марганца, железа, кобальта, никеля отмечены в образцах тимофеевки луювой, отобранных в злаковой травосмеси на четвертичных отложениях. Среди бобовых немного выше нормы отмечено содержание лития, стронция, хрома, молибдена, никеля, кальция, калия, магния в образцах донника лекарственного, выросшего на четвертичных отложениях. У донника белого, собранного на отвалах, сложенных пермскими отложениями, - олова, свинца, сурьмы, хрома, молибдена, никеля. Самые высокие концентрации микроэлементов содержатся в видах разнотравья, в частности, высокие концентрации лития отмечены в образцах Cirsium setosum.
Анализ коэффициентов накопления микроэлементов в надземной части растений, составляющих агрофитоценозы, показал, что значения этих коэффициентов очень сильно отличаются у разных микроэлементов.
Больше всего рас1ения концентрируют в себе два элемента: бериллий и рубидий. Самые высокие коэффициенты концентрации Be отмечены у Linaria acutiloba - 21,333, Cirsium setosum - 16,47, Melilotus officinalis - 15,067, Tussi-lago farfara - 13,57, Rumex acetosella - 10,4, Polygonum aviculare - 8,7, Meland-rium album, - 8,0, Dracocphalum nutans - 4,933, Lappula squarrosa — 4,5, Anthemis tinctoria - 4,333. Значение коэффициентов у большинства этих видов в
других агрофитоценозах немного понижается. Среди злаков довольно высокие коэффициенты концентрации у Phleum pratense - 6,78 и Dactylis glomerata - 3,333. Значение коэффициентов концен фации около единицы у Medicago saliva - 1,86, Elytrigia repens - 1,65, Chamerion angustifolium - 1,45, Descurainia sophia - 1,43, Melilotus albus - 1,333, Matricaria perforata - 1,067. He накапливают бериллия Chenopodiurn album, Lactuca serriola, Arrhenatherum elatius, Atriplex sagittata, Salsola collina, злаки (общий сбор).
Концентраторами рубидия явились следующие виды - Polygonum aviculare -8,7, Atriplex sagittata - 3,05, Salsola collina - 2,47, Phleum pratense - 1,49, Chamerion angustifolium - 1,45, Tussilago farfara - 1,18, Melilotus officinalis - 1,17, Chenopodiurn album - 1,11, злаки - 1,04 в одном случае и 0,39 в другом. Но и в других образцах растений значения коэффициентов достаточно высоки.
Два элемента (Си и Zn) растения, выросшие в агрофитоценозах, сформированных на отвалах, концентрируют в средней степени, a Cr, Fe, Со, Ni, Mn, V -в чрезвычайно малой.
Особо остановимся на стронции, который содержится в углях Листвянского разреза в значительном количестве. Подавляющее большинство видов не концентрируют этот элемент. Концентратором оказался только Melilotus officinalis, выросший в злаковой травосмеси на четвертичных отложениях. В меньшей степени его концентрируют Melandrium album, Salsola collina, Cirsium setosum, Medicago sativa, Lappula squarrosa. To же самое можно сказа ib и о литии, содержание его и в угле, и в почвогрунтах достаточно велико, коэффициенты концентрации этого элемента чрезвычайно малы, за исключением одного вида -Cirsium setosum, который в одном случае является концентратором, в другом -его значение на два порядка выше, чем у остальных видов.
Таким образом, проведенный анализ показал, что средние значения содержания минеральных элементов в углях разреза "Листвянский" и кларке по углям СССР у большинства проанализированных элементов примерно одинаковы, за исключением Li, Sr, Zn, Mn, содержание которых в углях разреза значительно выше.
Во вскрышных породных отвалах разреза, по сравнению со средним содержанием микроэлементов в черноземах, выше концентрации Li, Zn, V, Fe, Ni.
Содержание проанализированных микроэлементов в составе хозяйственно-ботанических групп, несмотря на некоторые колебания, близко к норме. Среди злаков отмечено небольшое превышение концентрации Rb, Sb, V, Mn, Со. Среди бобовых - Be, Rb, Cr, Mo, Ni за счет одного вида - донника белого на пермских отложениях. Среди разнотравья - Li (четвертичные отложения) и Rb.
Растения, выросшие на спланированных разновозрастных отвалах разреза "Листвянский", концентрируют в надземной части, в основном, два элемента -
бериллий и рубидий. Донник лекарственный, выросший в злаковой травосмеси на четвертичных отложениях, является концентратором стронция, а Cirsium setosum, собранный там же, концентратором лития. Следующие элементы: Li, Sr, Cr, Fe, Co, N1, Mn, V растения концентрируют в очень малой степени, в большем количестве - Си, Zn. Основными растениями, концентрирующими микроэлементы, являются аборигенные виды.
ГЛАВА 7. ОСОБЕННОСТИ РАЗНОГОДИЧНОЙ ДИНАМИКИ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ НА СПЛАНИРОВАННЫХ ОТВАЛАХ КУЗБАССА
При изучении фитоценозов, особенно в связи с вопросами взаимоотношений между растениями при совместном произрастании, взаимоотношений между растениями и другими организмами, давно применяется эксперимент. Различают две основных группы экспериментов:
1) опыты в природных или искусственных условиях, проводимые для выяснения взаимоотношений между растениями и другими биокомпонентами биоценозов, а также для выяснения особенностей организации и динамики фитоценозов;
2) опыты, проводимые в природных и созданных человеком фитоценозах в целях разработки мер их рационального использования и повышения их продуктивности, включая улучшение качества продукции (Работнов, 1987).
Проведенные нами исследования затрагивают обе эти группы, поэтому они имеют прямое отношение и к экспериментальной фитоценологии.
В результате многочисленных работ в области экспериментальной фитоценологии было выявлено, что растения не обязательно существуют там, где почвенные и климатические условия благоприятны для них, но лишь в тех местах, где они могут произрастать в конкуренции с другими видами. Если потребности многих видов удовлетворяются в одном месте одновременно, то создаются многовидовые сообщества (Работнов, 1987).
При создании бобово-злаковых агрофитоценозов на зональных почвах возникает ряд трудностей. Во-первых, бобовые, благодаря симбиотическим связям с клубеньковыми бактериями и, следовательно, более высокой обеспеченностью азотом, на ранних стадиях произрастания обычно развиваются лучше, но существуют в травосмесях не более двух-трех лет, а затем вытесняются злаками и видами сорного разнотравья (Шенников, Бахтеев, 1951; Работнов, 1987). При отмирании корневых систем бобовых азот, попадая в почву, активно усваивается злаками, увеличивая роль последних в структуре сообществ.
Вторая особенность заключается в том, что на третий или четвертый год
\
жизни травосмесей снижается участия рыхлокустовых злаков (Festuca pratensis, Phleum prateme, Dactylis glomerata). Злаки, размножающиеся вегетативным путем, постепенно становятся преобладающими растениями. По данным
Т.А. Работнова (1987), в опыте на двух типах лугов при высеве одной и той же травосмеси, начиная с гретьсю или четвертого года, оали преобладать в травостое Bromopsis inermis и Alopecurus pratensis. В опыте, проведенном в Институте кормов на посевах травосмесей из 7 видов (низовых и верховых злаков, клеверов красного и белого) к одиннадцатому году сформировался однородный травостой с преобладанием мятлика лугового и лисохвоста лугового.
На вскрышных породных отвалах Кузбасса в чистых посевах люцерны посевной, клевера луговою и в злаково-бобовых травосмесях cooi ношения бобовых и злаков говорят о том, что позиции бобовых значительно выше, чем в составе ранее существовавших здесь овсяницевых лугов, и злаково-бобовых травосмесях на зональных почвах. В посевах люцерны посевной во все проанализированные годы по весовому обилию преобладали бобовые, представленные, главным образом, люцерной. Доля этого вида в воздушно-сухой надземной фи-юмассс в 1990 г. составляла 72,9 %, в 1991 - 93,6, в 1992 - 95,9, в 1993 - 66,2, в 1994 - 71,7, в 1995 - 67, в 1996 - 69,9, в 1997 - 49,7, в 1998 - 58,1, в 1999 - 72,4, в 2000 - 44,4 и в 2001 г. - 58,9 %.
Большая продолжительность жизни люцерны пестрогибридной была отмечена и на породах Коркинского разреза. В первые годы жизни сообщества возобновление этого вида практически отсутствовало (Серая, Чибрик, 1985). Позднее оно было отмечено на делянках 15-летнего возраста. Ценопопуляции характеризовались левосторонним возрастным спектром (Глазырина, 1997). В тоже время на зональных почвах в северной лесостепной зоне увалистого междуречья Уфа-Белая (Башкирия) в чистом посеве люцерна синегибридная выпадала полностью к девятому году жизни (Миркин, Горская, 1989). Таким образом, люцерна, произрастающая не только на спланированных отвалах в Кузбассе, но и на вскрышных породах, расположенных в лесостепной части Южного Урала, относится к долговечным растениям.
Продолжительность жизни и доминирования Trifolium pratense в созданных нами искусственных сообществах, значительно выше, чем в агрофитоценозах, сформированных на зональных почвах. По данным Миркина, Горской (1989), в условиях лесостепи Южного Урала этот вид выпал из травостоя к четвертому году жизни. На спланированных отвалах в Кузбассе клевер луговой сохраняется в посевах более десяти лет, доминирует - от 4 до 9-10 лет (Ламанова, Швид-кая, 2005). Здесь наиболее благоприятными для произрастания клевера лугового были условия монокультуры, а не травосмесей, как это отмечалось в искусственных сообществах, созданных на зональных почвах в северной лесостепи Башкирии.
В чистых посевах злаков на спланированных отвалах в первые годы бобовых очень мало, позднее (на четвертый год) соотношение злаков и бобовых, благодаря особям Melilotus officinalis, становится таким же, как и в естественных ов-
сяницевых лугах. В посевах злаков с донником лекарственным на втором году жизни доминирует донник. На третий год большинство особей этого двулетника погибает, и в составе травостоя участие злаков и бобовых примерно одинаково. Затем постепенно повышается доля бобовых за счет Melilotus officinalis, Trifolium pratense, а в дальнейшем доминантом становится Onobrychis arenaria. Два последних вида внедрились с посевов на прилегающих участках отвалов.
Onobrychis arenaria на спланированных отвалах показал себя видом с наиболее ярко выраженными виолентнь/ми свойствами, по сравнению с остальными видами бобовых. Жизненное состояние особей и ценопопуляции эспарцета песчаного во все годы наблюдений хорошее. В то время как в травосмесях, созданных на зональных почвах, этот вид выпадает на третий-четвертый год жизни, на спланированных вскрышных отвалах разреза "Листвянский" он становится основным доминантом на одиннадцатый, двенадцатый годы жизни
Таким образом, в агрофитоценозах, созданных нами на вскрышных породных отвалах разного геологического возраста в Кузбассе, бобовые являются не только важным, но и устойчивым компонентом травосмесей.
Рыхлокустовые злаки характеризуются разной продолжительностью жизни в искусственных сообществах, созданных на зональных почвах (от 4 до 10 лет и более). На вскрышных породных отвалах Кузбасса в травостое сохранились все использованные нами виды рыхлокустовых и длиннокорневищных злаков в хорошем жизненном состоянии в течение 12-13 лет наблюдений. Это говорит о том, что на спланированных вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузбасса создаются условия для удовлетворения потребности всех высеянных видов растений одновременно, поэтому конкурентные взаимоотношения между растениями выражены не столь резко, как в сеяных лугах на зональных почвах.
Б.М. Миркин, Т.Г. Горская (1989) выделяют два основных фактора, определяющие длительность стадии доминирования культурных компонентов: степень соответствия высеваемых видов трав почвенно-климатическим условиям и опасность внедрения спонтанных видов, лучше адаптированных к местным условиям, чем культурные доминанты. По соотношению этих факторов автор различает три основных уровня потенциального долголетия.
1. Высокое потенциальное продуктивное долголетие, при котором уровень адаптации культурных доминантов к почвенно-климатическим условиям выше, чем у спонтанно внедряющихся видов. Такая ситуация складывается при создании травосмесей в условиях тундр при внесении удобрений. Травосмеси сохраняются в течение 30 лет и более.
2. Умеренное продуктивное долголетие. Это травосмеси лесной, лесостепной и степной зон. Для поддержания продуктивного долголетия нужны большие затраты сил, тем не менее длительность сохранения стадии доминирования культурных компонентов при наличии в травостое корневищного вида, подоб-
ного костру безостому, можс! составлять 10 и более лет. В этом случае особенно важно применение методов управления сукцессиями. В качестве меюда управления сукцессиями авторы рекомендуют использование разных доз и разного состава минеральных удобрений.
3. Низкое потенциальное продуктивное долголетие возникает, когда высеваемые компоненты недостаточно адаптированы к почвенно-климатическим условиям, и в то же время в почве и среди источников снабжения диаспорами извне есть семена многих видов, хорошо адаптированных к этим местообитаниям. Срок существования травосмеси 3-5 лет, если почвы сильно засолены - один-два года.
По этой классификации, наши посевы на отвалах должны относиться ко второму уровню потенциального долголетия. На самом же деле, судя по структуре сформированных сообществ и особенностям динамики, их можно считать обладающими высоким потенциальным продуктивным долголетием даже без внесения удобрений и разработки особых методов управления сукцессиями (табл. 3).
Таблица 3
Стадии сукцессии искусственных фитоценозов, созданных в лесостепной зоне
№ стадии Стадии сукцессии травосмесей (Дайнеко, Матвеев, 1985; Миркин, Горская, 1989) Виды Продолжительность стадии
на зональных почвах на вскрышных отвалах Кузнецкой котловины
1 Инвазионная Полевые (сегетальные) сорняки или рудералы 1-2 года (при высокой норме высева семян не выражена) Не выражена
II Стадия доминирования культурных растений а) отмирание малолетних сеяных видов б) господство среднелет-них и многолетних видов клевер, райграс высеянные вццы 10 лет и более при применении методов управления сукцессиями на 2-3-й годы жизни 15 лет и более без применения методов управления сукцессиями виды не выпадают
III Стадия внедрения спонтанных видов рудеральные сорняки, затем луговые и степные виды За 15 лет не проявилась
Продуктивное долголетие агрофитоценозов, созданных на вскрышных породных отвалах Кузбасса, связано с особенностями экотопа, правильным подбором видового состава, формой и интенсивностью использования, а, самое главное, с потенциальными возможностями видов растений, о которых мы знаем очень мало. Кроме того, возможность поступления диаспор аборигенных видов растений извне в этих условиях затруднена, так как посевы образуют единый большой массив.
Основным мероприятием по уходу за созданными на отвалах искусственными сообществами, следует считать рациональное использование, которое заключается в следующем. Первые два года пользования (второй и третий год жизни сообщества) не следует проводить сенокошение для создания в почве банка семян. В связи с тем, что вес надземной фитомассы агрофитоценозов достаточно высокий, не следует проводить внесение минеральных и органических удобрений, т. к. оно может вызвать быстрое выпадение бобовых из состава травостоя и изменить его качество не в лучшую сторону. Очень важным мероприятием для получения сена высокой питательности является выдерживание оптимальных сроков сенокошения - в период бутонизации и начала цветения основных компонентов травостоя. Фенологическим признаком начала сенокошения является начало цветения злаков, люцерны, эспарцета. Сроки могут колебаться в зависимости от метеорологических условий года.
Агрофитоценозы, смонтированные нами, используются местными жителями в качестве сенокосов, а осенью на этих площадях выпасается скот, что отрицательно сказывается на состоянии травостоя. В связи с тем, что запретом прекратить выпас скота не удастся, необходимо заканчивать осенний выпас скота не позднее, чем за две недели до заморозков, чтобы растения могли окрепнуть до прекращения периода вегетации. Весенний выпас скота на сенокосах должен быть категорически запрещен. Вторым отрицательным фактором являются весенние поджоги (палы) растительных остатков, которые распространяются почти по всему массиву рекультивированных отвалов.
Многолетний эксперимент свидетельствует о следующем: созданные на отвалах травосмеси и чистые посевы обладают высоким потенциальным продуктивным долголетием, более высокой продолжительностью жизни в агрофито-ценозах бобовых и рыхлокустовых злаков, по сравнению с искусственными сообществами на зональных почвах. Основным мероприятием по уходу за созданными агрофитоценозами следует считать рациональное использование их в качестве сенокосных угодий.
Для определения продолжи гельности жизни и доминирования видов в агро-фитоценозах на спланированных вскрышных отвалах Кузбасса требуется продолжение этих исследований.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
1. В результате многолетних исследований выявлена возможность создания агрофитоценозов, используемых в качестве сенокосов, на спланированных отвалах лесостепной зоны Кузнецкой котловины без нанесения водоупорного, плодородного слоев почвы, без внесения минеральных и органических удобрений, микроорганизмов, как это требуют существующие методические ука-
зания по рекультивации нарушенных земель, разработанные для всех регионов бывшего Советского Союза без учета региональной специфики. Нами доказано, что данные работы можно проводить на отвалах, сложенных не только четвертичными отложениями, но также и пермскими, которые, согласно ГОСТу (1986), ранее считались малопригодными для этих целей из-за механического состава почвогрунтов.
2. Выявлено, что для создания агрофитоценозов на вскрышных отвалах Кузбасса можно использовать не только виды злаков и бобовых, доминирующих в зональных сообществах суходольных лугов, но и интродуценты.
3. В результате многолетних наблюдений за видовым составом агрофитоценозов установлено, что флора спланированных вскрышных отвалов разреза "Листвянский" представлена 184 видами, относящимися к 134 родам и 44 семействам. Наиболее многовидовыми оказались семейства Asteraceae, Brassica-сеае, Fabaceae, Роасеае, Salicaceae и роды Salix, Potamogeton, Trifolium, Vicia, Artemisia. Видовое разнообразие достигается за счет увеличения числа семейств и родов растений, поселившихся на отвалах, а не за счет увеличения разнообразия внутри последних. К группе видов, отнесенных по литературным данным к сорным, принадлежит около 60 %, около 21 % ранее к таковым не относились, а около 19 % посеяны или высажены нами. По числу видов среди экологических групп выделяются мезофиты, на долю которых приходится более 60 %, среди биологических групп - травянистые многолетники, особенно среди высеянных видов, одно-двулетники, особенно среди аборигенов, среди жизненных форм - рестативные растения. Среди высеянных видов преобладают виды с голарктическим, евразийским, евросибирским ареалами. Среди аборигенных видов - с голарктическим, евразийским, плюрирегиональ-ным, евросибирским ареалами.
4. Вертикальная структура растительных сообществ характеризуется значительной высотой травостоя, превышающей высоту травостоя ранее существовавших здесь суходольных лугов. Это связано с особенностями месторождений каменного угля и может служить геоиндикационным признаком. Распределение надземной фитомассы по вертикальному профилю зависит от относительного возраста отвалов и состава травосмеси. Графики процентного распределения надземной фитомассы по вертикальному профилю имеют вид пирамиды, характерной для суходольных лугов, в травосмесях, в которых доминируют злаки или злаки вместе с бобовыми.
5. Горизонтальная структура агрофитоценозов на второй-третий год становится такой, какая существует в зональных фитоценозах: преобладают виды с контагиозным распределением видов. Процент видов, характеризующихся случайным распределением, постепенно снижается. Виды с регулярным распределением отсутствуют.
6. Надземная фитомасса созданных агрофитоценозов не уступает таковой ранее существовавших здесь суходольных лугов, а иногда и превышает ее. Средние многолетние значения воздушно-сухой надземной фитомассы в агро-фитоцснозах, сформированных на четвертичных отложениях, - 37,4±6,6 ц/га, лимиты - 27,5-49,3 ц/га; на пермских - 28,7±3,0 ц/га, лимиты - 21,8-42,8 п/га. Преобладают злаки и бобовые, поэтому качество травостоя хорошее. Но, в отличие от зональных сообществ, здесь резко повышается вклад в надземную фи-томассу этих двух хозяйственно-ботанических групп; роль разнотравья, в основном, выполняют синантропные виды. Отличительной чертой созданных сообществ является отсутствие в травостое осок, которые в небольшом количестве отмечены только в сырых местах возле водоемов. Подземная фитомасса значительно ниже аналогичного показателя существовавших здесь суходольных лугов, поэтому общая биомасса меньше, чем в суходольных лугах.
7. Естественное зарастание спланированных отвалов происходит довольно медленно, несмотря на то, что эти участки занимают небольшую площадь и расположены среди посевов. Доминирующая роль принадлежит видам синан-тропного разнотравья, а среди бобовых - плохо поедаемому доннику лекарственному. Надземная фитомасса довольно высокая, особенно при зарастании четвертичных отложений. Средние многолетние значения ее составили: на четвертичных отложениях - 33,3±8,4 ц/га, лимиты - 12,5-104,9 ц/га; на пермских отложениях - 10,7±1,4 ц/га, лимиты - 2,8-18,4 ц/га. Качество корма остается низким.
8. По значениям видового разнообразия структура созданных нами сообществ еще не соответствует структуре зональных фитоценозов. Невысокий показатель числа видов на 1 м2, кривые значимости видов не стабильны, а меняются по годам. Значения индексов полидоминантности Симпсона малы.
9. Основное отличие формирования растительности на гидроотвале от вскрышных отвалов заключается в массовом поселении видов рода Salix. Посев злаков и бобовых значительно уменьшает их количество. Созданный аг-рофитоценоз отличается устойчивостью, хорошим составом корма, высокой продукта вностью.
10. Установлено, что средние значения содержания минеральных элементов в углях разреза "Листвянский" и кларке по углям СССР у большинства проанализированных элементов примерно одинаковы, за исключением Li, Sr, Zn, Мп, содержание коюрых в углях разреза значительно выше. Во вскрышных породных отвалах разреза, по сравнению со средним содержанием элементов в черноземах, выше концентрации Li, Zn, V, Fe, Ni.
11. Содержание проанализированных минеральных элементов в cociaee хозяйственно-ботанических групп, несмотря на некоторые колебания, близки к норме. Среди злаков оi мечено небольшое превышение концентрации Rb, Sb,
V, Mn, Co. Среди бобовых - Be, Rb, Cr, Mo, Ni за счет одного вида - донника белого на пермских отвалах. Среди разнотравья - Li, Be (четвертичные отложения) и Rb. Растения, выросшие на спланированных разновозрастных отвалах разреза "Листвянский", концентрируют в надземной части, в основном, два элемента - бериллий и рубидий. Melilotus officinalis, выросший в злаковой травосмеси на четвертичных отложениях, является концентратором стронция, a Cirsium setosum, собранный там же, - концентратором лития. Li, Sr, Cr, Fe, Co, Ni, Mn, V растения концентрируют в очень малой степени, в большем количестве - Си, Zn. Более высокие значения коэффициентов концентрации микроэлементов у аборигенных видов.
12. Созданные на отвалах агрофитоценозы, в отличие oi искусственных луговых фитоценозов на зональных почвах в лесостепной зоне, характеризуются высоким потенциальным продуктивным долголетием даже без внесения удобрений и разработки особых методов управления сукцессиями. Интродук-ционные популяции злаков и бобовых обладают высокой жизненностью. Все высеянные виды сохранились в агрофитоценозах.
13. При проведении рекультивационных работ необходимо очень большое внимание уделять природоохранным мероприятиям, стремиться максимально уменьшить опасность повреждения восстановленных территорий жителями и потравы травостоя домашними животными, для юю, чтобы не прошли впустую усилия многих людей. Основное мероприятие по уходу за созданными кормовыми угодьями - рациональное использование.
14. Предложенные разработки помогут восстановить нарушенные земли без огромных финансовых затрат, улучшить экологическую ситуацию в этом регионе и, в конечном итоге, уменьшить социальную напряженность в нем.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Ламанова Т.Г. Структура агрофитоценозов угольных отвалов Листвянского разреза концерна "Кузбассразрезуголь"// Научно-практические проблемы промышленной ботаники в Казахстане / Тез докл регион, конф., посвящ. 50-летию Карагандинского бот. сада, 18-21 июня 1991 г., г. Караганда. Караганда, 1991. С. 68.
2. Ламанова Т.Г. Festuca valesiaca Gaudin. и F. pseudovina Hack, ex Wiesb в фито-ценозах долины р. Карасук (Новосибирская обл.) и их кормовая ценность // Раст. ресурсы, 1993. Т. 29. Вып. 3. С. 58-69.
3. Ламанова Т.Г. О восстановлении биологического разнообразия на породных отвалах, возникших в Кузбассе при открытом способе добычи угля // Проблемы реформирования региональной экономики / Материалы междунар. научно-практич. конф , 22-23 сентября 1994 г., г. Кемерово. Кемерово, 1994 С. 327-328.
4. Ламанова Т.Г. Особенности вертикальной структуры агрофитоценозов на породных отвалах лесостепной зоны Кузбасса // Биологическая рекультивация нарушенных земель / Материалы междунар. совещ., 26-29 августа 1996 г., г. Екатеринбург. Екатеринбург, 1997. С. 143-150.
5. Ламанова Т.Г. Структурные особенности агрофитоценоза Medicago sativa L. на вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузбасса // Раст. ресурсы, 1997. Т. 33. Вып. 2. С. 1-13.
6. Ламанова Т.Г. Использование вскрышных породных отвалов Кузбасса для выращивания полезных растений // Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье / Материалы VI междунар. научно-практич. конф., 8-14 сентября 1997 г., г. Алушта. Симферополь, 1997. С. 314.
7 Ламанова Т.Г. Структурные особенности злаковых агрофитоценозов на вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузбасса // Раст. ресурсы, 1998. Т. 34. Вып. 3. С. 1-20.
8. Ламанова Т.Г. Особенности видового состава и структуры степных сообществ в бассейне р. Урсул (Центральный Алтай) // Ботанические исследования в Сибири и Казахстане / Тр. Гербария им. В.В. Сапожникова. Барнаул, 1998. Вып. 4 С 90-97.
9. Ламанова Т.Г. Возможности ускоренного восстановления нарушенных земель в Кузбассе // Проблемы ботаники на рубеже XX-XXI веков / Тез. докл., представленных II (X) съезду Русского ботанического общества, 26-29 мая 1998 г., г. Санкт-Петербург. СПб., 1998. Т. 2. С. 343.
10. Ламанова Т.Г. Структурные особенности злаковой травосмеси с Trifolium pratense L. на вскрышных отвалах лесостепной зоны Кузнецкой котловины // Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье / Материалы 7-й междунар. научно-практич. конф., 7-13 сентября 1998 г., г. Алушта. Симферополь, 1998. С. 365-368
11. Ламанова Т Г. Структурные особенности бобово-злакового агрофитоценоза на гидроотвале в степной зоне Кузнецкой котловины // Нетрадиционное растениеводство Эниология. Экология и здоровье / Материалы X междунар. симпоз., 2-9 сентября 2001 г., г. Алушта. Симферополь, 2001. С. 573-575.
12. Ламанова Т.Г Структурно-функциональная организация агрофитоценозов на вскрышных породных отвалах Кузбасса, сложенных пермскими отложениями. Новосибирск, 2002 / Деп. ВИНИТИ. № 1094-В-2002. 53 с.
13. Ламанова Т.Г. Структурные особенности агрофитоценозов с Onobrychis arenaria (Kit.) DC. на вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины // * Раст. ресурсы, 2004. Т. 40. Вып. 3. С. 16-28.
14 Ламанова Т.Г., Швидкая A.B., Гонтарь Э.М., Доронькин В.М., Пищальникова Е.Ф. Первые итоги биологической рекультивации угольных отвалов разреза "Листвян- *
ский" (Кузбасс) // Проблемы региональной экологии. Томск, 1994. Вып. 2. Региональное природопользование. С. 116-119.
15. Ламанова Т Г., Бирюков А С. Итоги работы по биологической рекультивации породных отвалов Кузбасса // Биологическая рекультивация нарушенных земель / Тез докл междунар. совещ, 26-29 августа 1996 г., г. Екатеринбург. Екатеринбург, 1996. С. 84-86.
16 Ламанова Т Г , Доронькина Н В Модели видового обилия агрофитоценозов на вскрышных породных отвалах разреза "Листвянский" ОАО "Кузбассразрезуголь" // Популяции и сообщества растений- экология, биоразнообразие, мониторинг / Тез докл. Кострома, 1996. Ч. 2. С. 86-87.
17. Ламанова Т.Г., Доронькин В.М. Использование отвалов Кузбасса для сохранения исчезающих растений Сибири // Промислова боташка: стан та перспективи роз-витку / Матер1али Третьо! м1жнар. науково! конф., 3-5 вересня 1998 р., г. Донецьк. Донецьк, 1998. С. 156-157.
18. Ламанова Т.Г., Гонтарь Э.М, Доронькин В М., Доронькина Н.В. Оценка вскрышных породных отвалов лесостепной зоны Кузнецкой котловины для проведения работ по биологической рекультивации // Измерения, моделирование и информационные системы как средства реабилитации окружающей среды на городском и региональном уровне / Тез. докл. междунар. конф ENVIROMIS-2000, 24-28 октября 2000 г., г. Томск. Томск, 2000. С. 52.
19. Ламанова Т.Г., Доронькина Н В. Особенности элементного химического состава растений в агрофитоценозах на вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины // Проблемы охраны растительного мира Сибири / Тез. докл междунар совещ., 21-24 августа 2001 г., г. Новосибирск. Новосибирск, 2001. С 61-62.
20. Ламанова Т.Г., Доронькина Н.В. Особенности разногодичной динамики агрофитоценозов на спланированных вскрышных отвалах Кузбасса // Биологическая рекультивация нарушенных земель / Материалы междунар. совещ., 3-7 июня 2002 г., г. Екатеринбург. Екатеринбург, 2003. С. 247-256.
21. Ламанова Т.Г., Шеремет Н.В. Особенности сукцессий в искусственных фито-ценозах на вскрышных породных отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины // Ботанические исследования в Азиатской России / Материалы XI съезда Русского ботанического общества, 18-22 августа 2003 г., гг. Новосибирск-Барнаул. Барнаул, 2003. Т. 2. С. 409-410.
22 Ламанова Т.Г., Шеремет Н.В Особенности агропопуляций Trifolium pratense L. в агрофитоценозах на спланированных отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины // Раст. ресурсы, 2005. Т. 41. Вып. 1. С. 55-66.
23. Бирюков A.C., Вирула А.Л , Доронькин В.М., Доронькина Н В , Коропа-чинский И.Ю., Красноборов И.М., Ламанова Т.Г. Итоги и перспективы восстановления в Кузбассе земель, нарушенных при открытом способе добычи угля // Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию /Тр. междунар. научно-практич. конф. Кемерово, 1999. Т. 1. С. 238-243.
24. Гонтарь Э.М., Ламанова Т.Г., Швидкая A.B., Доронькин В.М. Выращивание растений на вскрышных отвалах концерна "Кузбассразрезуголь" // Эколого-экономические основы безопасной жизнедеятельности / Тез. докл. Новосибирск, 1993 С. 63-65.
25. Доронькин В.М., Ламанова Т Г Особенности динамики зарастания вскрышных отвалов на разных геологических породах на Листвянском разрезе // Биологическая рекультивация нарушенных земель / Тез. докл. междунар совещ , 26-29 августа 1996 г., г. Екатеринбург. Екатеринбург, 1996. С. 42-43.
26. Каракулов А В , Ламанова Т Г. Структурно-динамическая организация регене-рационных фитоценозов на отвалах, состоящих из пермских отложений в лесостепной зоне Кузнецкой котловины // Бот. журн., 2001. Т. 86. № 7. С. 114-120.
27. Пленник Р Я., Ламанова Т.Г., Швидкая A.B. Использование растений для оптимизации техногенных ландшафтов Кузбасса // Растения и промышленная среда / Тез. докл. конф. Днепропетровск, 1990. С. 236-237.
Подписано в печать 16.08 05. Формат 60х84'/16 Объем 2,0 п л Тираж 100 эю Заказ №119
Ротапринт НГАУ 630039, г Новосибирск, ул Добролюбова, 160
РНБ Русский фонд
2006-4 10997
Содержание диссертации, доктора биологических наук, Ламанова, Татьяна Григорьевна
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ • НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ.
ГЛАВА 2 ОБЗОР ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ.
ГЛАВА 3 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ
РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ.
ГЛАВА 4 ОСОБЕННОСТИ ФЛОРЫ СПЛАНИРОВАННЫХ f ВСКРЫШНЫХ ОТВАЛОВ.
ГЛАВА 5 СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
АГРОФИТОЦЕНОЗОВ НА СПЛАНИРОВАННЫХ ВСКРЫШНЫХ ОТВАЛАХ КУЗБАССА. Раздел 5.1 Структура посевов люцерны посевной.
Раздел 5.2 Структура посевов злаков.
Раздел 5.3 Структура посевов клевера лугового.
Раздел 5.4 Структура злаковой травосмеси с клевером луговым
Раздел 5.5 Структура злаковой травосмеси с эспарцетом ^ песчаным.
Раздел 5.6 Структура злаковой травосмеси с донником лекарственным.
Раздел 5.7 Естественное зарастание спланированных вскрышных отвалов разного геологического возраста
Раздел 5.8 Структура посевов злаков и бобовых на гидроотвале 162 Раздел 5.9 Вредители и возбудители болезней.
ГЛАВА 6 СОДЕРЖАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В
НАДЗЕМНОЙ МАССЕ РАСТЕНИЙ АГРОФИТОЦЕНОЗОВ НА СПЛАНИРОВАННЫХ ОТВАЛАХ РАЗРЕЗА «ЛИСТВЯНСКИЙ».
ГЛАВА 7 ОСОБЕННОСТИ РАЗНОГОДИЧНОИ ДИНАМИКИ
АГРОФИТОЦЕНОЗОВ НА СПЛАНИРОВАННЫХ ОТВАЛАХ КУЗБАССА.
Введение Диссертация по биологии, на тему "Структурно-функциональная организация агрофитоценозов на спланированных вскрышных отвалах Кузбасса"
Актуальность проблемы.
Восстановление биологического разнообразия, как основы устойчивости биогеоценозов и биосферы в целом, на землях, нарушенных при добыче полезных ископаемых, является приоритетной задачей национальной политики многих государств в области экологии (Limstrom, 1960; Coates, 1964; Duffii, 1970; Humphievs, 1978; Уоллворк 1979 и др.). Особенно актуальна эта проблема для России, являющейся крупнейшим поставщиком на мировые рынки сырьевых ресурсов, при добыче которых огромные территории подвергаются жесткому техногенному воздействию.
Основная добыча каменного угля проводится в Кузбассе, являющимся крупнейшим угольным бассейном мира (Мазикин, 1999). Карьерно-отвальные комплексы, образующиеся при добыче угля открытым способом занимают огромные площади, а их восстановление идет очень низкими темпами. Так в конце XX века нарушенные территории составляли около 100 тыс. га, а рекультивировано за все годы менее 20 тыс. га (Баранник, Счастливцев, 1999). При этом территория, испытывающая на себе негативные последствия, связанные с нарушением гидрологического режима, загрязнением прилегающих ландшафтов техногенными токсикантами, усилением эрозионных процессов и др., в десять раз превышает площади самих нарушенных участков. Все это отражается на здоровье населения и является одной из причин усиления социальной напряженности в районах угледобычи. В связи с этим весьма актуальны работы, связанные с нейтрализацией загрязнения окружающей среды и восстановлением биологической продуктивности техногенных ландшафтов. Особенно большое значение имеют научно-исследовательские работы, связанные с разработкой эффективных и экономически выгодных методов биологической рекультивации.
Цели и задачи исследования.
Цель работы - разработка методов создания агрофитоценозов и изучение в динамике их структурных особенностей на производственных площадях спланированных вскрышных отвалов, сложенных породами разного геологического возраста, без нанесения водоупорного и плодородного слоев почвы, без внесения минеральных и органических удобрений, микроорганизмов в лесостепной зоне и на гидроотвале в степной зоне Кузнецкой котловины.
Исходя из указанной цели исследования, были поставлены следующие задачи:
1. На производственных площадях отвалов разного геологического возраста испытать травосмеси и монокультуры кормовых растений, изучить возможности их использования в качестве сенокосов.
2. Экспериментально проверить возможность применения для создания агрофитоценозов не только видов злаков и бобовых, доминирующих в зональных сообществах, но и интродуцентов, прошедших испытание на интродукционных участках Центрального сибирского ботанического сада СО РАН.
3. Выявить флористический состав рекультивированных участков отвалов.
4. Изучить особенности вертикальной и горизонтальной структуры травостоев.
5. Определить продуктивность надземной и подземной фитомассы созданных фитоценозов.
6. Определить видовое разнообразие (а-разнообразие) сообществ.
7. Изучить жизненное состояние доминирующих видов.
8. Выявить состав макро- и микроэлементов в почвогрунтах и растениях, выращенных на отвалах, определить в последних накопление различных элементов питания. Выявить виды-концентраторы.
9. Определить длительность стадии продуктивного долголетия созданных агрофитоценозов.
Научная новизна.
Изучение структуры и динамики агрофитоценозов на вскрышных породных отвалах представляет значительный интерес в связи с разработкой общей теории адаптациогенеза растений к новым экологическим факторам техногенного происхождения и имеет огромное прикладное значение для биорекультивации нарушенных земель.
Впервые на спланированных отвалах, сложенных пермскими и четвертичными отложениями, созданы на производственных площадях искусственные сообщества, где в качестве ценозообразователей использовано значительное число видов не только местной, флоры, но и интродуцентов, прошедших испытание на участках Центрального сибирского ботанического сада СО РАН.
На основе многолетних наблюдений, которые проводились со второго года жизни сообществ ежегодных, выявлены особенности формирования искусственных фитоценозов на спланированных отвалах разного относительного возраста и формирования сообществ при естественном зарастании этих отвалов.
Наряду с традиционными геоботаническими методами (изучением видового состава сообществ, надземной и подземной фитомассы, вертикальной структуры) в работе использованы новые подходы, позволившие провести оценку а-разнообразия, плотности и проективного покрытия всех видов, слагающих сообщества, роста и развития доминирующих видов, горизонтальной структуры сообществ, построить кривые значимости видов. Основой для этих исследований послужили методы, используемые в ботанических и зоологических исследованиях (Ценопопуляции растений, 1976, 1977; Песенко, 1982).
Впервые для агрофитоценозов, созданных на породных отвалах Кузбасса, приводятся данные по химическому составу почвогрунтов и растений, количественному накоплению последними макро- и микроэлементов.
Защищаемые положения.
1. Высокопродуктивные посевы монокультур и травосмесей, доминантами которых являются виды злаков и бобовых, характерные для зональных сообществ этого региона, а также интродуценты, можно создавать в Кузбассе не только на вскрышных отвалах, сформированных четвертичными суглинками, но и на пермских отложениях, которые ранее считались малопригодными для рекультивации.
2. Запасы надземной фитомассы, особенности горизонтальной и вертикальной структуры в агрофитоценозах близки к аналогичным показателям суходольных лугов. По другим показателям - а -разнообразию, кривым значимости видов, запасу подземной фитомассы, их можно охарактеризовать как сукцессионные.
3. Созданные сообщества обладают высоким потенциальным продуктивным долголетием.
Практическая значимость.
Восстановление нарушенных земель улучшает экологическую и социальную обстановку в Кузбассе, отнесенному к районам экологического бедствия. После проведения рекультивацйонных работ, на площади 125 га, земли возвращены в сельскохозяйственный оборот, и на протяжении 10 лет травостой выкашивается местными жителями механизированным и ручным способами. Сомкнутый растительный покров значительно снизил водную и ветровую эрозию.
Разработанная нами эффективная схема биологического этапа рекультивации позволит сэкономить значительные средства.
Разработки, проводимые нами на Листвянском и Моховском разрезах, можно использовать и на других разрезах Кузбасса. Особый интерес представляют самые молодые и перспективные по запасам и качеству угля в этом регионе Ерунаковское и Таллинское месторождения, расположенные недалеко от полигона.
Материалы диссертации используются в лекционном курсе экологии НГПУ в разделе "Техногенные ландшафты и проблемы их рекультивации".
Апробация работы.
Основные положения диссертации докладывались на Международной конференции "Научно-практические проблемы промышленной ботаники в Казахстане", Караганда (1991); Всероссийской конференции "Эколого-экономические основы безопасной жизнедеятельности", Новосибирск (1993); Межотраслевой научно-практической конференции, Пермь ВНИИОСуголь (1994); Международном совещании "Проблемы реформирования региональной экономики", Кемерово (1994); Отчетных сессиях ЦСБС СО РАН, Новосибирск (1991, 1995); Региональной конференции "Проблемы изучения растительного покрова Сибири", Томск (1996); Международных совещаниях "Биологическая рекультивация нарушенных земель", Екатеринбург (1996, 2002); Межрегиональной научно-практической конференции "Проблемы сохранения биологического разнообразия Южной Сибири", Кемерово (1997); VI, X Международных научно-практических конференциях "Нетрадиционное растениеводство, экология и здоровье", Алушта (1997, 2001); Научно-техническом совете HTA "ОГР Кузбасса" (протокол заседания от 22 мая 1997 г.); Международной научно-практической конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию",
Кемерово (1999); Выездной сессии Президиума биологических наук СО РАН, посвященной 275-летию Российской академии наук, Кемерово (1999); Международной конференции "ЕМУ1110М18-2000'\ Томск (2000); Международном совещании "Проблемы охраны растительного мира Сибири", Новосибирск (2001); Выставке-семинаре законченных разработок СО РАН, Чита (2003); XI съезде Русского ботанического общества, Новосибирск, Барнаул (2003); Рабочем совещании по восстановлению нарушенных земель в Кузбассе, Кемерово (2004).
Материалы диссертации использовались при составлении 5 научно-производственных отчетов, переданных в отдел охраны природы концерна "Кузбассразрезуголь", КузбассНИИОГР, непосредственно на разрез "Листвянский" (1989-1992, 1995 гг.).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 27 работ.
Объем и структура работы.
Диссертация изложена на 316 страницах, состоит из введения, 7 глав, выводов, списка литературы и трех приложений, иллюстрирована 56 рисунками, содержит 35 таблиц. Список использованной литературы включает 245 источник, в том числе 28 иностранных работ.
Заключение Диссертация по теме "Ботаника", Ламанова, Татьяна Григорьевна
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
В результате многолетних исследований выявлена возможность создания агрофитоценозов, используемых в качестве сенокосов, на спланированных отвалах лесостепной зоны Кузнецкой котловины без нанесения водоупорного, плодородного слоев почвы, без внесения минеральных и органических удобрений, микроорганизмов, как это требуют существующие методические указания по рекультивации нарушенных земель, разработанных для всех регионов бывшего Советского Союза без учета региональной специфики. Нами доказано, что данные работы можно проводить не только на отвалах, сложенных четвертичными отложениями, но и пермскими, которые, согласно ГОСТу (1986) ранее считались малопригодными для этих целей из-за механического состава почвогрунтов.
Выявлено, что для создания агрофитоценозов на вскрышных отвалах Кузбасса можно использовать не только виды злаков и бобовых, доминирующих в зональных сообществах суходольных лугов, но и интродуценты.
В результате многолетних наблюдений за видовым составом агрофитоценозов установлено, что флора спланированных вскрышных отвалов разреза "Листвянский" представлена 184 видами, относящимися к 134 родам и 44 семействам. Наиболее многовидовыми оказались семейства Asteraceae, Brassicaceae, Fabaceae, Роасеае, Salicaceae и роды Salix, Potamogeton, Trifolium,Vicia, Artemisia. Видовое разнообразие достигается за счет увеличения числа семейств и родов растений, поселившихся на отвалах, а не за счет увеличения разнообразия внутри последних. К группе видов, отнесенных по литературным данным к сорным, принадлежит около 60%, около 21% ранее к таковым не относились, а около 19% посеяны или высажены нами. По числу видов среди экологических групп выделяются мезофиты, на долю которых приходится более 60%, среди биологических групп - травянистые многолетники, особенно среди высеянных видов, одно-двулетники, особенно среди аборигенов, среди жизненных форм - рестативные растения. Среди высеянных видов преобладают виды с голарктическим, евразийским, евросибирским ареалами. Среди аборигенных видов - с голарктическим, евразийским, плюрирегиональным, и евросибирским ареалами.
4. Вертикальная структура растительных сообществ характеризуется значительной высотой травостоя, превышающей высоту травостоя ранее существовавших здесь суходольных лугов. Это связано с особенностями месторождений каменного угля и может служить геоиндикационным признаком. Распределение надземной фитомассы по вертикальному профилю зависит от относительного возраста отвалов и состава травосмеси. Графики процентного распределения надземной фитомассы по вертикальному профилю имеют вид пирамиды, характерной для суходольных лугов, в травосмесях, в которых доминируют злаки или злаки вместе с бобовыми.
5. Горизонтальная структура агрофитоценозов на второй-третий год становится такой, какая существует в зональных фитоценозах: преобладают виды с контагиозным распределением видов. Процент видов, характеризующихся случайным распределением, постепенно снижается. Виды с регулярным распределением отсутствуют.
6. Надземная фитомасса созданных агрофитоценозов не уступает таковой ранее существовавших здесь суходольных лугов, а иногда и превышает ее. Средние многолетние значения воздушно-сухой надземной фитомассы в агрофитоценозах, сформированных на четвертичных отложениях -37.4±6.6 ц/га, лимиты от 27.5 до 49.3 ц/га; на пермских - 28.7±3.0 ц/га, лимиты от 21.8 до 42.8 ц/га. Преобладают злаки и бобовые, поэтому качество травостоя хорошее. Но, в отличие от зональных сообществ, здесь резко повышается вклад в надземную фитомассы этих двух хозяйственно-ботанических групп; роль разнотравья, в основном, выполняют синантропные виды. Отличительной чертой созданных сообществ является отсутствие в травостое осок, которые в небольшом количестве отмечены только в сырых местах возле водоемов. Подземная фитомасса значительно ниже аналогичного показателя существовавших здесь суходольных лугов, поэтому общая биомасса меньше, чем в суходольных лугах.
7. Естественное зарастание спланированных отвалов происходит довольно медленно, несмотря на то, что эти участки занимают небольшую площадь и расположены среди посевов. Доминирующая роль принадлежит видам синантропного разнотравья, а среди бобовых - плохопоедаемому доннику лекарственному. Надземная фитомасса довольно высокая, особенно при зарастании четвертичных отложений. Средние многолетние значения ее составили: на четвертичных отложениях - 33.3±8.4 ц/га, лимиты от 12.5 до 104.9 ц/га; на пермских отложениях - 10.7±1.4 ц/га, лимиты от 2.8 до 18.4 ц/га. Качество корма остается низким.
8. По значениям видового разнообразия структура созданных нами сообществ еще не соответствует структуре зональных фитоценозов. Невысокий показатель числа видов на 1м2, кривые значимости видов не стабильны, а меняются по годам. Значение индексов полидоминантности Симпсона малы.
9. Основное отличие формирование растительности на гидроотвале от вскрышных отвалов заключается в массовом поселении видов рода Salix.
Посев злаков и бобовых значительно уменьшает их количество.
Созданный агрофитоценоз отличается устойчивостью, хорошим составом корма, высокой продуктивностью.
10.Установлено, что средние значения содержания минеральных элементов в углях разреза "Листвянский" и кларке по углям СССР у большинства проанализированных элементов примерно одинаковы, за исключением Li, Sr, Zn, Мп, содержание которых в углях разреза значительно выше. Во вскрышных породных отвалах разреза, по сравнению со средним содержанием элементов в черноземах, выше концентрации Li, Zn, V, Fe,
11 .Содержание проанализированных минеральных элементов в составе хозяйственно-ботанических групп, несмотря на некоторые колебания, близки к норме. Среди злаков отмечено небольшое превышение концентрации Шэ, БЬ, V, Мп, Со. Среди бобовых - Ве, Шэ, Сг, Мо, № за счет одного вида - донника белого на пермских отвалах. Среди разнотравья — Li (четвертичные отложения) и Шэ. Растения, выросшие на спланированных разновозрастных отвалах разреза "Листвянский", концентрируют в надземной части, в основном, два элемента - бериллий и рубидий. Melilotus officinalis, выросший в злаковой травосмеси на четвертичных отложениях, является концентратором стронция, a Cirsium setosum, собранный там же - концентратором лития. Li, Sr, Cr, Fe, Co, Ni, Mn, V растения концентрируют в очень малой степени, в большем количестве - Си, Zn. Более высокие значения коэффициентов концентрации микроэлементов у аборигенных видов.
12.Созданные на отвалах агрофитоценозы, в отличие от искусственных луговых фитоценозов на зональных почвах в лесостепной зоне, характеризуются высоким потенциальным продуктивным долголетием даже без внесения удобрений и разработки особых методов управления сукцессиями. Интродукционные популяции злаков и бобовых обладают высокой жизненностью. Все высеянные виды сохранились в агрофитоценозах.
13.При проведении рекультивационных работ необходимо очень большое внимание уделять природоохранным мероприятиям, стремиться максимально уменьшить опасность повреждения восстановленных территорий жителями и потравы травостоя домашними животными, для того, чтобы не прошли впустую усилия многих людей. Основное мероприятие по уходу за созданными кормовыми угодьями -рациональное использование.
14.Предложенные разработки помогут восстановить нарушенные земли без огромных финансовых затрат, улучшить экологическую ситуацию в этом регионе и, в конечном итоге, уменьшить социальную напряженность в нем.
250
Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Ламанова, Татьяна Григорьевна, Новосибирск
1. Альбицкая М.А. Проект классификации географических элементов флоры степей Юго-Восточного Алтая // Изв. Зап.- Сиб. Фил. АН СССР. Сер. биол., 1946, № 1. С.27-32.
2. Андроханов В.А. Опыт рекультивации нарушенных земель на КАТЭКе // Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию / Труды междунар. научно-практич. конф. Кемерово, 1999. Т. 1. С. 243-247.
3. Бакланов В.И. Исследования по озеленению отвалов (терриконов) шахт и обогатительных фабрик Донбасса: Автореф. к.б.н. Донецк. 1971. 27 с.
4. Бакланов В.И., Мазур А.Е. Особенности роста и развития некоторых корневищных злаков на породных отвалах угольных шахт Донбасса // Рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых. Тарту, 1975. С. 190-196.
5. Бакланов В.И., Повх В.Н. Особенности естественного поселения растений на плоских породных отвалах угольных шахт // Проблемы ботаники: состояние, перспективы и развитие. Донецк, 1990. С. 161.
6. Баранник Л.П. Лесная рекультивация отвалов угольных карьеров в Южном Кузбассе // Рекультивация в Сибири и на Урале. Новосибирск, 1970. С. 96-99.
7. Баранник Л.П. Естественное зарастание угольных отвалов в Кузбассе: (на примере Байдаевского карьера // Охрана горных ландшафтов Сибири. Новосибирск, 1973. С. 52-58.
8. Баранник Л.П. Лесная рекультивация техногенных территорий юга Кузбасса // Повышение эффективности лесного хозяйства в Западной Сибири. Новосибирск, 1976. С. 75-90.
9. Баранник Л.П. Экологическое обоснование и опыт лесной рекульти-вации техногенных территорий в Кузбассе // Программа и методика изучения техногенных биогеоценозов. М., 1978. С. 159-165.
10. Баранник Л.П. Биоэкологические принципы лесной рекультивации. Новосибирск. 1988.- 80 с.
11. Баранник Л.П. Эколого-биологические основы лесной рекультивации техногенных земель Кузбасса: Автореф. д.б.н. Новосибирск, 1992. 33 с.
12. Баранник Л.П., Щербатенко В.И. Облепиха в культуре на отвалах угольных разрезов Кузбасса // Теоретические и практические проблемы рекультивации нарушенных земель. М., 1975. С. 280-282.
13. Баранник Л.П., Шмонов A.M. Рекультивация земель. Кемерово, 1988.-66 с.
14. Баранник Л.П., Счастливцев Е.Л. Рекультивация нарушенных земель // Экологические проблемы угледобывающей отрасли в регионе при переходе к устойчивому развитию / Труды междунар. научно-практич. конф. Кемерово, 1999. Т. 1. С. 232-238.
15. Бекаревич Н.Е., Горобец Н.Д., Колбасин A.A., Масюк Н.Т. Пистунов Н.И., Сидорович Л.П., Узбек И.Х. О рекультивации земель в степи Украины. "Промшь". Днепропетровск. 1971. 217 с.
16. Белянин Н.М., Васюхичев П.Н., Петроченко В.П., Сендерзон Э.М. Балахонская серия // Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. М., 1969. Т. 7. С. 41-73.
17. Белянин Н.М., Пах Э.М. Сендерзон Э.М. Районирование Кузнецкого бассейна // Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. М., 1969. Т.7 С. 415-417.
18. Биологическая рекультивация земель в Сибири и на Урале. Новосибирск, 1981.-141 с.
19. Бондарь Г.А., Додатко Э.А. Типологическая характеристика экотипов, возникающих на нарушенных землях Александрийского буроугольного карьера // Труды Днепропетровского сельскохоз. инст.Днепропетровск, 1975. Т. 31. С. 55-60.
20. Вальтер Г. Растительность земного шара. М., 1968. Т. 3. 426 с.
21. Василевич В.И. Статистические методы в геоботанике. Л., 1969. 231 с.
22. Васильев Н.Я., Петроченко В.П., Симуни Х.М., Терещенко М.Н. Бунгуро-Чумышский район // Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. М., 1969. Т. 7 С. 529-544.
23. Восстановление техногенных ландшафтов в Сибири (теория и технология). Новосибирск, 1977. 225 с.
24. Гаджиев И.М., Курачев В.М., Андроханов В.А. Стратегия и перспективы решения проблем рекультивации нарушенных земель. Новосибирск, 2001. -36 с.
25. Геохимия окружающей среды. М., 1990. 335 с.
26. Гонтарь Э.М., Ламанова Т.Г., Швидкая A.B., Доронькин В.М. Выращивание растений на вскрышных отвалах концерна "Кузбассразрезуголь" // Эколого-экономические основы безопасной жизнедеятельности. Кемерово, 1993. С. 63-65.
27. Горелова С.Г., Пах Э.М., Сендерзон Э.М. Кольчугинская серия // Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. М., 1969. Т. 7. С. 73100.
28. Государственный стандарт Союза ССР. Охрана природы, земли. Классификация вскрышных и замещающих пород для биологической рекультивации земель. ГОСТ 17.5.1.03.-86. М., 1987. 10 с.
29. Грейг-Смит П. Количественная экология растений. М., 1967. 358 с.
30. Гумусообразование в техногенных экосистемах. Новосибирск, 1986. 122 с.
31. Денисов Г.В. Агрофитоценотические аспекты травосеяния в зоне вечной мерзлоты. Новосибирск, 1984. 201 с.
32. Добрицкая Ю.А. Распределение ванадия в природных объектах. // Агрохимия, 1969. № 3. С. 143.
33. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеивание. М., 1983. 272 с.
34. Доронькина Н.В. Структурные особенности агрофитоценоза с Festuca arundinacea Schreb. на вскрышных породных отвалах Кузнецкой котловины // Раст. ресурсы, 1999. Т. 35, .вып. 4. С. 1-12.
35. Доронькина Н.В. Значимость видов в агрофитоценозах на вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузбасса // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Тез. докл. междунар. совещ., 26-29 августа 1996 г., г. Екатеринбург. Екатеринбург, 1996. С. 43-45.
36. Дохман Г.И. Экспериментально-фитоценологические основы исследования злаково-бобовых сообитаний. М., 1979. 198 с.
37. Дымина Г.Д. Агрофитоценозы и залежи заповедных предгорий Салаира // Бюл. МОИП. Сер. биол. наук, 1985. Т. 90, вып. 2. С. 89-100.
38. Ездакова JI.A. Литий в растениях, влияние его на некоторые физиологические процессы и урожай: Автореф. к.б.н. Душанбэ, 1962. 23 с.
39. Етеревськая Л.В. Умови росту люцерни синьогибридной на насипному чорнозем1 // Агрох1м1я i грунтознавство. Кшв, 1971. Вып. 17. С. 29-37.
40. Етеревская Л.В. Влияние состава пород и микрорельефа на биологическую рекультивацию лессовых буроугольных отвалов // Рекультивация промышленных пустошей. М., 1972. С. 55-68.
41. Етересвкая Л.В. Повышение плодородия рекультивируемых лессовых пород открытых разработок бурого угля в Северной степи Украины // Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск, 1974. С. 103-112.
42. Жданова К.Д., Козловский П.И., Протопопова П.В. Геолого-экономические районы (Ленинский район) // Геология месторождений угля и горючих сланцев. М., 1969. Т. 7. С. 627-655.
43. Захаров А.П. Подбор сельскохозяйственных культур для рекультивации нарушенных земель // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Тез. докл. междунар. совещ. 26-29 августа 1996 г., г.Екатеринбург. Екатеринбург, 1996. С. 55.
44. Зборищук Ю.Н., Зырин Н.Г. Медь и цинк в пахотном слое почв Европейской части СССР // Почвоведение 1978, N 16. С. 38.
45. Злобин Ю.А. Принципы и методы изучения ценотических популяций растений. Казань, 1989. 145 с.
46. Зозулин Г.М. Система жизненных форм высших растений // Бот. журн., 1961. Т. 46, № 1 С. 3-20.
47. Жданова К.Д., Козловский П.И., Протопопова П.В. Ленинский район // Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. М., 1969. Т. 7. С. 627655.
48. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях М., 1989.-439 с.
49. Кандрашин Е.Р. Сингенез и продуктивность естественной растительности и полукультурфитоценозов на отвалах угольных разрезов Кузбасса // Почвообразование в техногенных ландшафтах. Новосибирск, 1979. С. 163-172.
50. Кандрашин Е.Р. Проведение сельскохозяйственной рекультивации земель, нарушенных при открытой добыче каменных углей в зоне степи, лесостепи и подтайги Сибири // Биологическая рекультивация земель в Сибири и на Урале. Новосибирск, 1981. С. 3-5.
51. Клевенская И.Л., Трофимов С.С., Таранов С.А., Кандрашин Е.Р. Сукцессии и функционирование микробиоценозов в молодых почвах техногенных экосистем Кузбасса // Микробоценозы почв при антропогенном воздействии. Новосибирск, 1985 С. 3-21.
52. Клер В.Р. Изучение сопутствующих полезных ископаемых при разведке угольных месторождений. М., 1979. 272 с.
53. Колесников Б.П. О научных основах биологической рекультивации техногенных ландшафтов // Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск, 1974. С. 12-25.
54. Колесников Б.П., Махонина Г.И., Чибрик Т.С. Естественное формирование почвенного и растительного покрова на отвалах Челябинского буроугольного бассейна // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1976. С. 70-123.
55. Кондратюк E.H. Исследования и практика рекультивации нарушенных промышленностью земель Донбасса // Интродукция и акклиматизация растений. Донецк, 1985. Вып. 3. С. 3-7.
56. Корма Сибири-состав и питательность. Методические рекомендации. Новосибирск, 1988. 679 с.
57. Крылов П.Н. Флора Западной Сибири. Томск, 1927-1949. Тт. 1-Х. 1327 с.
58. Куминова A.B. Растительность Кемеровской области. Новосибирск, 1950. -167 с.
59. Куминова А.В. Растительный покров Алтая. Новосибирск, 1960. 450 с.
60. Куприянов А.Н. Антропогенная флора и закономерности фитомелиорации отвалов в субаридной зоне Казахстана: Автореф. д.б.н. Новосибирск, 1992. 33 с.
61. Куприянов А.Н., Баранник Л.П., Захаров А.П. Сингенез на отвалах Кузбасса // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Тез. докл. Междунар. совещ., 26-29 августа 1996 г., г. Екатеринбург. Екатеринбург, 1996. С. 77-79.
62. Курачев В.М. Рекультивация почв техногенных ландшафтов: проблемы и перспективы исследований // Вестник с/х наук, 1993, № 1. С. 98-104.
63. Курачев В.М., Кандрашин Г.Р., Рагим-Заде Ф.М. Сингенетичность растительности и почв техногенных ландшафтов: экологические аспекты, классификация // Сиб. экол. журн.1994. № 3. С. 205-213.
64. Ламанова Т.Г. Возрастной спектр, численность и жизненное состояние популяций типчака и ковыля в степных сообществах Чулымо-Енисейской котловины // Известия СО АН СССР. Сер. медико-биол. наук, 1976. № 5, вып. 1, с. 21-29.
65. Ламанова Т.Г. Анализ флоры каменистых степей Хакасии // Геоботанические исследования в Западной и Средней Сибири. Новосибирск, 1978 а. С. 193-209.
66. Ламанова Т.Г. Структурная организация каменистых степей Хакасии: Автореф. к.б.н. Новосибирск, 1978 б. 24 с.
67. Ламанова Т.Г. Жизненное состояние особей и ценопопуляций дерновинных злаков в степях бассейна реки Урсул (Центральный Алтай) // Экология, 1985. № 3. С. 28-32.
68. Ламанова Т.Г. Каменистые степи с Juniperus sabina L. и вопросы их охраны // Структура и функционирование луговых и степных фитоценозов. Новосибирск, 1987. С. 115-121.
69. Ламанова Т.Г. Виды рода Puccinellia Pari, в фитоценозах галофитов долины р. Карасук (Новосибирская обл) и их кормовая ценность // Раст. ресурсы, 1990 а. Т. 26, вып. 3. С. 58-69.
70. Ламанова Т.Г. Брахантемум Баранова Brachantliemum baranovii (Krasch. et Poljak.) Krasch. // Биологические основы охраны редких и исчезающих растений Сибири. Новосибирск, 1990 б. С.4-14.
71. Ламанова Т.Г. Структура степных пастбищных фитоценозов в бассейне р. Урсул (Центральный Алтай) // Биоценозы Алтайского края и влияние на них антропогенных воздействий. Барнаул, 1990 в. С. 38-39.
72. Ламанова Т.Г. Festuca valesiaca Gaudin. и F. pseudovina Hack, ex Wiesb. в фитоценозах долины р. Карасук (Новосибирская обл.) и их кормовая ценность // Раст. ресурсы, 1993. Т. 29, вып.З. С. 58-69.
73. Ламанова Т.Г. Структурные особенности агрофитоценоза Medicago sativa L. на вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузбасса // Раст. ресурсы. 1997 б. Т. 33, вып. 2. С.1-13.
74. Ламанова Т.Г. Структурные особенности злаковых агрофитоценозов на вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузбасса // Раст. ресурсы. 1998. Т. 34, вып. 3. С. 1-20.
75. Ламанова Т.Г. Особенности видового состава и структуры степных сообществ в бассейне р. Урсул (Центральный Алтай) // Ботанические исследования в Сибири и Казахстане. Труды Гербария им. В.В. Сапож-никова. Барнаул, 1998 а. Вып. 4. С. 90-97.
76. Ламанова Т.Г. Структурно-функциональная организация агрофитоценозов на вскрышных породных отвалах Кузбасса, сложенных пермскими отложениями. Новосибирск, 2002 / Деп. В Н Т . № Ю94-В-2002. 53 с.
77. Ламанова Т.Г. Структурные особенности агрофитоценозов с Onobiychis arenaria (Kit.) DC. на вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины // Раст. ресурсы, 2004. Т. 40, вып. 3. С. 16-28.
78. Ламанова Т.Г., H.A. Попова. Характеристика естественных пастбищ долины реки Карасук // Сенокосы и пастбища Сибири. Сб. науч. трудов. Новосибирск, 1989. С. 32-35.
79. Ламанова Т.Г., Бирюков A.C. Итоги работы по биологической рекультивации породных отвалов Кузбасса // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Тезисы докл. междунар. совещ., 26-29 августа 1996 г., г. Екатеринбург. Екатеринбург, 1996. С. 84-86.
80. Ламанова Т.Г., Доронькина Н.В. Модели видового обилия агрофитоценозов на вскрышных породных отвалах разреза "Листвянский" а.о. "Кузбассразрезуголь" // Популяции и сообщества растений: экология, биоразнообразие, мониторинг. Кострома, 1996. Ч. 2. С. 86-87
81. Ламанова Т.Г., Шеремет Н.В. Особенности агропопуляций Trifolium pratense L. в агрофитоценозах на спланированных отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины //Раст. ресурсы, 2005. Т. 41, вып.1. С. 55-66.
82. Ловкова М.Я., Рабинович A.M., Пономарева С.М., Бузук Г.Н., Соколова С.М. Почему растения лечат. М., 1989 254 с.
83. Логуа М.Т. Формирование фитоценозов при интродукции облепихи крушиновой на нарушенных землях Кузбасса: Автореф. к.б.н. Новосибирск, 1985.- 17 с.
84. Мазинг В.В. Что такое структура биогеоценоза // Проблемы биогеоценологии. М., 1973. С. 148-157.
85. Мазур А.Е. Создание травянистых фитоценозов на эдафотопах угольных шахт Донбасса: Автореф. к.б.н. Днепропетровск, 1981. 16 с.
86. Манаков Ю.А. Особенности формирования растительного покрова в карьерно-отвальных ландшафтах Кузбасса (на примере Кедровского угольного бассейна): Автореф. к.б.н. Новосибирск, 2000. 16 с.
87. Масюк Н.Т. Изучение растительности пород и образующихся почв на участках открытых разработок в Никопольском марганцеворудном бассейне: Автореф. к.б.н. Днепропетровск, 1976. 19 с.
88. Махонина Г.И. Содержание микроэлементов (Си, Zn, Со, Ni, Fe, Pb) в растениях, выросших на отвалах Урала // Растения и промышленная среда: Матер. XI науч. конф. Киев, 1976. С. 102-103.
89. Махонина Г.И. Химический состав растений на промышленных отвалах Урала. Свердловск, 1987. 176 с.
90. Махонина Г.И. Почвообразования в техногенных экосистемах Урала // Биологическая рекультивация нарушенных земель: Тез. докл. междунар. совещ., 26-29 августа 1996 г., г. Екатеринбург. Екатеринбург, 1996. С. 103-104.
91. Махонина Г.И., Чибрик Т.С. К характеристике начальных этапов почвообразования при естественном зарастании отвалов Веселовского буроугольного месторождения // Растения и промышленная среда. Свердловск. 1978. С. 72-83.
92. Махонина Г.И., Кабонина С.И. Химический состав травянистых растений угольных шахт Урала // Питание растений и программирование уро-жая с-х культур / Труды Пермского с-х ин-та. Пермь, 1980. Т. 60. С. 112-126.
93. Миркин Б.М., Розенберг Г.С. Толковый словарь современной фитоценологии. М., 1983. 133 с.
94. Миркин Б.М., Муст Н.М. Агрофитоценоз в свете основных концепций современной экологии // Фитоценология антропогенной растительности. Уфа, 1985. С. 4-15.
95. Миркин Б.М., Горская Т.Г., Григорьев И.Н и др. Опыт анализа сукцессии в травосмесях. Уфа. 1987. 119 с.
96. Миркин Б.М., Розенберг Г.С., Наумова Л.Г. Словарь понятий и терминов современной фитоценологии. М., 1989. 222 с.
97. Миркин Б.М., Горская Т.Г. Теоретические аспекты анализа сукцессий в травосмесях//Биолог, науки. 1989. № 1. С. 7-17.
98. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Злобин Ю.А. Состояние и тенденции развития современной агроэкологии // Итоги науки и техники. Серия растениеводство. М., 1991. Т. 10. 182 с.
99. Миркин Б.М., Наумова Л.Г., Соломещ А.И. Современная наука о растительности. М., 2000. 263 с.
100. Миронова С.И. Развитие техногенных сукцессионных систем растительности в условиях криолитозоны. (на примере Западной и Южной Якутии): Автореф. д.б.н. Новосибирск, 1999. 32 с.
101. Миронычева-Токарева Н.П. Динамика растительности при зарастании отвалов (на примере КАТЭКа). Новосибирск, 1998. 169 с.
102. Моторина Л.В. Естественное зарастание отвалов открытых разработок // Растительность и промышленные загрязнения. Свердловск, 1970. С. 118-123.
103. Моторина Л.В. Опыт рекультивации нарушенных промышленностью ландшафтов в СССР и за границей. М., 1975 а. 83 с.
104. Моторина Л.В. О теоретических основах рекультивации земель // Научные основы охраны природы. М., 1975 б. Вып. 3. С. 193-203.
105. Моторина Л.В. Опыт рекультивации нарушенных промышленностью ландшафтов в СССР и зарубежных странах. М. 1975 в. 95 с.
106. Моторина Л.В., Овчинников В.А. Промышленность и рекультивация земель. Л., 1975. 240 с.
107. Моторина Л.В., Ижевская Т.И. Природно-техногенные комплексы угольных и железорудных месторождений Тульской области и возможности ихрекультивации // Изменение природной среды в связи с деятельностью человека. М., 1978. С. 24-47.
108. Моторина J1.B., Забелина Н.М. Рекультивация земель, нарушенных горнодобывающей промышленностью. М., 1988. 87 с.
109. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. М., 1992. 181 с.
110. Наплекова H.H., Кандрашин Е.Р., Трофимов С.С., Фаткулин Ф.А. Формирование микробных ценозов почв техногенных ландшафтов Кузбасса // Известия СО АН СССР. Сер. биол. наук, 1982. № 5, вып. 1. С. 69-73.
111. Никитин В.В. Сорные растения флоры СССР. JL, 1983. 452 с.
112. Николаенко В.Т. Рекультивация нарушенных ландшафтов и охрана окружающей среды. М., 1983. 56 с.
113. Определитель растений Кемеровской области. Новосибирск, 2001 471 с.
114. Павлова Г.Г. Суходольные луга Средней Сибири. Новосибирск, 1980. -213с.
115. Пасынкова М.В. Структура травостоя культурфитоценоза на золоотвале Южнокузбасской ГРЭС // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1980 С. 9-32.
116. Пасынкова М.В. Оптимизация сельскохозяйственного ландшафта в зоне действия открытых разработок // Экология и охрана растений Нечерноземной зоны РСФСР. Иваново, 1981. С. 18-20.
117. Песенко Ю.А. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. М., 1982. 281 с.
118. Пианка Э. Эволюционная экология. М., 1981. 392 с.
119. Пивоварова Ж.Ф., Шумлянская Н.А Водоросли четвертичных отвалов Листвянского угольного разреза Кузбасса // Ботанические исследования Сибири и Казахстана / Труды гербария им. В.В. Сапожникова. Барнаул, 1999 б. Вып. 5. С. 95-100.
120. Пикалова Г.М. Задачи ботанических исследований рекультивации земель, нарушенных промышленностью // Продуктивность и рациональное использование растительности Урала. Свердловск, 1980. С. 139-149.
121. Пикалова Г.М. К вопросу совершенствования структуры агро-фитоценозов на рекультивируемых землях // Тез всесоюз. совещ. по пробл. агрофитоценологии и агробиогеоценологии. Ижевск, 1981. С. 146-147.
122. Пленник Р.Я. Перспективы введения в культуру некоторых кормовых растений. Новосибирск, 1963. 97 с.
123. Пленник Р.Я.,. Ламанова Т.Г.,. Попова H.A. Современное состояние и охрана редких видов растений и сообществ в степных и лесостепных экосистемах юга Сибири. Препринт Новосибирск, 1988. 6 с.
124. Пленник Р.Я., Ламанова Т.Г., Швидкая A.B. Использование растений для оптимизации техногенных ландшафтов Кузбасса // Растения и промышленная среда. Днепропетровск, 1990. С. 236-237.
125. Плошко Г.С., Чибрик Т.С. Опыт создания сеяных лугов на отвалах Богословского буроугольного разреза // Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск, 1974. С. 180-183.
126. Полевая геоботаника. Л., 1959-1976. Тт. I-V.
127. Положий A.B. О значении и методах изучения истории флоры // Изв. СО. АН СССР. Сер. биол.-мед. наук, 1965. № 8, вып. 2. С. 3-9.
128. Почвообразование в техногенных ландшафтах. Новосибирск, 1979. 294 с.
129. Природные сенокосы и пастбища Хакасской автономной области / Куминова A.B., Зверева Г.А., Ламанова Т.Г. и др. Новосибирск, 1971.- 298 с.
130. Проблемы рекультивации земель в СССР. Новосибирск, 1974. 265 с.
131. Работнов Т.А. Экспериментальная фитоценология. М., 1987. 160 с.
132. Рагим-Заде Ф.К. Почвообразующие породы техногенных ландшафтов // Экология и рекультивация техногенных ландшафтов. Новосибирск, 1992. С. 1545.
133. Разработка способов рекультивации ландшафта, нарушенного промышленной деятельностью / Материалы V симпозиума, 3-10 июня 1973 г., г. София. София, 1973. 413 с.
134. Растения сенокосов и пастбищ. М., 1974. 195 с.
135. Растительный покров Хакасии / Куминова A.B., Зверева Г.А., Ламанова Т.Г. и др. Новосибирск, 1976. 418 с.
136. Ревердатто В.В. Луговая растительность долины реки Томи в пределах Кузнецкого и Щегловского уездов. Томск, 1924. 46 с.
137. Рекультивация в Сибири и на Урале. Новосибирск, 1970. 135 с.
138. Ронгинская A.B. Динамические процессы в луговых фитоценозах. Новосибирск, 1988.- 259 с.
139. Серая Г.И., Чибрик Т.С. Особенности структуры и жизненность популяций многолетних злаков в экспериментальных посевах (Коркинский угольный бассейн) // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1984. С. 30-38.
140. Серая Г.И., Чибрик Т.С. Жизненность ценопопуляций многолетних трав в зависимости от условий выращивания // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1985. С. 5-25.
141. Симпозиум по вопросам рекультивации нарушенных промышленностью территорий Институт ландшафтоведения и охраны природы Академии с-х наук. Лейпциг, 1970. 4.1,11.-460 с.
142. Синская Е.И. Динамика вида. М., Л. 1948. 525 с.
143. Смелов С.П. Теоретические основы луговодства. М., 1966.- 125 с.
144. Сойер Л.Э., Краул Джон М. Рекультивация участков горных работ (США) // Открытые горные работы. М., 1971. С. 67-69.
145. Сорные растения СССР. Руководство к определению сорных растений СССР. Л., 1934-1935. Тт. 1-1У.
146. Справочник агронома Сибири. М., 1978. 527 с.
147. Справочник по климату СССР. Новосибирск, 1977. Вып. 20. Ч. 2. 472 с.
148. Справочник по кормопроизводству. М., 1985. 413 с.
149. Таранов С.А. Особенности почвообразования в техногенных ландшафтах Кузбасса // Восстановление техногенных ландшафтов Сибири. Новосибирск, 1977. С. 81-105.
150. Тарчевский В.В. Принципы и методы озеленения промышленных отвалов // Озеленение городов Кузбасса. Кемерово, 1963. С. 15-113.
151. Тарчевский В.В. Закономерности формирования фитоценозов на промышленных отвалах: Автореф. д.б.н. Томск, 1967. 36 с.
152. Тарчевский В.В. К вопросу о выделении новой отрасли ботанических знаний — промышленной ботаники // Растительность и промышленные загрязнения: Охрана природы на Урале. Свердловск, 1970 а. Вып.7. С. 5-9.
153. Тарчевский В.В. Классификация промышленных отвалов и их освоение // Растительность и промышленное загрязнение: Охрана природы на Урале. Свердловск, 1970 б. Вып. 7. С. 84-89.
154. Тарчевский В.В., Чибрик Т.С. Естественная растительность отвалов при открытой добыче каменного угля в Кузбассе // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1970. С. 66-77.
155. Терехова Э.Б. Пригодность вскрышных пород карьеров Казахстана для биологической рекультивации // Рекультивация земель, нарушенных при добыче полезных ископаемых. М., 1977. С. 279-284.
156. Терехова Э.Б. Создание устойчивых биогеоценозов на техногенных ландшафтах Северного Казахстана // Экспериментальная биогеоценология и агроценозы. М., 1979. С. 201-203.
157. Терехова Э.Б. К вопросу о миграции микроэлементов в системе почва-растение при использовании вскрышных пород // Тр. III всесоюз. совеш. по исслед. миграции загрязняющих веществ в почвах и сопред. средах. Обнинск, 1985 б. С. 139-142.
158. Техногенные экосистемы. Организация и функционирование. Новосибирск, 1985. 136 с.
159. Трофимов С.С. Экология почв и почвенные ресурсы Кемеровской области. Новосибирск, 1975. 299 с.
160. Трофимов С.С., Таранов С.А., Рагим-Заде Ф.К., Фаткулин Ф.А., Кандрашин Е.Р. Рекультивация и почвоведение // Проблемы сибирского почвоведения. Новосибирск, 1977. С. 52-70.
161. Трофимов С.С., Наплекова H.H., Кандрашин Е.Р., Фаткулин Ф.А., Стебаева С.К. Гумусообразование в техногенных экосистемах. Новосибирск, 1986.- 163 с.
162. Трофимов С.С., Таранов С.А. Особенности почвообразования в техногенных экосистемах //Почвоведение, 1987. № 11. С. 95-99
163. Тыоки Дж. Анализ результатов наблюдений: разведочный анализ. М., 1981.-693 с.
164. Узбек И.Х. Особенности развития корневых систем люцерны и эспарцета, возделываемых на рекультивированных почвах // Почвоведение, 1981. № 1. С. 101-107.
165. Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. М., 1980. 327 с.
166. Уоллворк К. Нарушенные земли. М.,1979. 268 с.
167. Флора Сибири. Новосибирск, 1987-2003. Тт. 1-14.
168. Хлонов Ю.П. Деревья и кустарники юго-восточной Сибири. Новосибирск, 1979. 125 с.
169. Хлонов Ю.П. Факторы устойчивости липы сибирской в Горной Шории // Сиб. экологич. журн. 1996. № 6. С. 535-539.
170. Цвелев H.H. Злаки СССР. JL, 1976. 788 с.
171. Ценопопуляции растений. Основные понятия и структура. М., 1976. -216с.
172. Ценопопуляции растений. Развитие и взаимоотношения. М., 1977. 132 с.
173. Церлинг В.В. Диагностика питания сельскохозяйственных культур: Справочник. М., 1990. 235 с
174. Чибрик Т.С. Возможные способы восстановления земель, нарушенных при открытой разработке бурого угля на Урале // Защита и рациональное использование почв Сибири. Красноярск, 1970. Вып. 7. С. 152-156.
175. Чибрик Т.С. Опыт рекультивации породных отвалов открытых угольных разработок Карпинско-Волчанского бассейна // Проблемы создания защитных насаждений в условиях техногенных ландшафтов. М., 1979. С. 110-118.
176. Чибрик Т.С. Характеристика опытных посевов многолетних трав на нарушенных промышленностью землях // Рост, развитие и семенная продуктивность травянистых кормовых растений. Свердловск, 1987. С. 169-178.
177. Чибрик Т.С. Структура и жизненность ценопопуляций многолетних трав в экспериментальных посевах на нарушенных промышленностью землях // Популяционная экология растений. М., 1987. С. 111-115.
178. Чибрик Т.С. Основы биологической рекультивации. Екатеринбург, 2002. 171 с.
179. Чибрик Т.С., Махонина Г.И. Некоторые закономерности формирования фитоценозов на промышленных отвалах Урала // Структура и динамика растительного покрова. М., 1976. С. 40-41.
180. Чибрик Т.С., Саламатова H.A. Микосимбиотрофизм культур-фитоценозов Коркинского угольного разреза // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1985. С. 54-69.
181. Чибрик Т.С., Елькин Ю.А. Формирование фитоценозов на нарушенных промышленностью землях (биологическая рекультивация). Свердловск, 1991. -219с.
182. Шенников А.П., Бахтеев Ф.Х. К созданию устойчивых агроценозов из многолетних трав // Бот. журн., 1951. Т. 36, № 6. С. 15-22.
183. Шеремет Н.В. Структура и продуктивность агрофитоценозов с овсяницей тростниковой (Festuca arundinacea Schreb.) на спланированных вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины: Автореф. к.б.н. Новосибирск, 2003. 17 с.
184. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. J1., 1974. 323 с.
185. Шумлянская Н.В. Водоросли пермских отвалов Листвянского угольного разреза Кузбасса // Сборник научных работ студентов и молодых ученых. Новосибирск, 1999. С. 21-36.
186. Щербатенко В.И., Кандрашин Е.Р. Естественная растительность отвально-карьерных ландшафтов Сибири // Восстановление техногенных ландшафтов Сибири. Новосибирск, 1977. С. 65-80.
187. Экология и рекультивация техногенных ландшафтов. Новосибирск. 1992.- 304 с.
188. Angino Е.Е., Cannon H.L., Hambidge К.М., Voors A.W. Lithium Geochemistry and the Environment. Washington, 1974. 36 p.
189. Coates U.A. Experiments in Grassland Establishment on Colliery Shale, Bickershaw Reservoir Site. Preston, 1964. 123 p.
190. Elkins Т. H. East Germani's changing brovn-coal industry // Geography, 1956. Vol. 41. P. 192-195.
191. Forster H. Das nordbohmische Braunkohlenbecken // Erdkunde, 1971. Bd. 35. S. 278-291.
192. Hall I.G. The ecology of disuded pit heaps in England // J. Ecol., 1957. Vol. 45. P. 3.
193. Hill R.D. Reclamation and revegetation of stripmided lands for pollution and erosion control //Trans. ASAE, 1971. Vol. 14,№ 2. P. 268-272.
194. Horowitz C.T., Schock H.H., Horowitz-Kisimova L.A., The content of scandium, thorium, silver, and other trace elements in different plant species // Plant Soil, 1974. Vol.40.-397 p.
195. Humphievs D.L. Coal mining reclamation programms on federal and Indian Lands // Amer. Mining Schow., 1978, № 3. P. .1 -14.
196. Padzik A., Wloder S. Berillium contaminación in the rural and industrial areas in Poland // Rocz. Panstw. Zakl. Hyg., 1979. Vol. 30. P. 113-123.
197. Peters T.H. Using vegetation to stabilise mine tailings // J. Soil and Water Conservation, 1970. Vol. 25, № 2. P. 75-76.
198. Price C.A., Clark H.E., Functions of micronutrients in plants // Micronutrients in Agriculture. Madison, 1972. 231 p.
199. Project recovery // Agricultural Research, 1971 .Vol. 19, № 7. P. 8-9.
200. Reclamación peabodi Coal environmental specialty // Coal Age., 1971. Vol. 76, № 10. P. 31-45.
201. Reiss I. H. Strip mine reclamacion-challenges, planning and concepts // Mining Congr. J., 1973. Vol. 59, № 4. P. 41-45.
202. Risch M., Atadschanev P., Teschabaev C. Arsenhaltige biogeochemische Provinzen Usbekistans // Proc. Arsen Symp. Jena, 1980. 91 s.
203. Sawer L.E. Mined area restoracion in Indiana // Soil fnd waternconservation, 1962. Vol. 17, №2: P. 65-67.
204. Schacklette H.T., Erdman J.A., Harms T.F., Trace elements in plant foodstuffs // Toxicity of Heavy Metals in the Environments. New York, 1978. Part 1. 25 p.
205. Sherton S.G., Duffek R. Establisching vegitation on iron mine tailings // J. Soil and Water Conserv., 1970. Vol. 25, № 6. P. 227-230.
206. Thirgood I.V. Land disturbance and revegetation in Canada // Canad. Mining., 1969. Vol. 90, № 12. P. 33-37.
207. Thirgood I.V., Matthews J.R. Progress in reclamation research in British Columbia during 1970//Forest Chron., 1971. Vol. 47, № 6. P. 338-340.
208. Wedepohl K.H., Ed., Handbook of Geochemistry. Berlin, 1969-1974 (several volumes).
-
Ламанова, Татьяна Григорьевна
-
доктора биологических наук
-
Новосибирск, 2005
-
ВАК 03.00.05
- Водоросли спланированных отвалов Кузбасса
- Структура и продуктивность агрофитоценозов с овсяницей тростниковой (Festuca arundinacea Schreb. ) на спланированных вскрышных отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины
- Структурно-динамическая организация естественных регенерационных фитоценозов на спланированных отвалах лесостепи Кузнецкой котловины
- Циклы макроэлементов в культурах сосны на отвалах вскрышных пород Назаровского угольного разреза
- Восстановление растительного покрова в техногенных ландшафтах Кузбасса
