Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изучение физико-химических характеристик грунтов породного отвала ООО «Участок «Коксовый» (г. Киселевск)

Яковченко М.А., Дремова М.С., Колосова М.М.,

Филипович Л.А., Ускова Н.А.

ФГОУ ВПО «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт»

Рекультивация нарушенных земель в Кемеровской области - перманентная проблема. Общепризнанным фактом является то, что эффективность традиционных технологий рекультивации невысока, и разработка новых технологий или совершенствование существующих весьма актуально.

Между ФГОУ ВПО «Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт» и ООО «Участок «Коксовый» в 2009 году заключен договор о сотрудничестве на проведение научно-исследовательских работ на территории участка по разработке новых технологий рекультивации нарушенных земель.

Условия для проведения рекультивации на этой территории являются одними из наиболее сложных в Кузбассе.

Особенностью климатических условий района является резко континентальный климат с продолжительной холодной зимой и коротким теплым и влажным летом. Смена отрицательных и положительных температур происходит весной в апреле, осенью - в октябре. Атмосферные осадки по площади распространяются крайне неравномерно.

Устойчивый снежный покров устанавливается в конце октября - начале ноября и полностью сходит в конце мая. Снег по площади ложится неравномерно. Мощность снежного покрова зависит от расчлененности рельефа, заселенности местности, силы и направления ветров и изменяется от 4 м в депрессиях рельефа, до 0,1-0,5 м на возвышенных участках. Глубина промерзания почвы изменяется от 0,3 до 1,5 м в зависимости от мощности снежного покрова.

Почвенный покров в районе г. Киселевска представлен, главным образом, черноземами выщелоченными среднегумусными маломощными, возможно сочетание последних с лугово-черноземными тучными среднемощными почвами.

Особенность увлажнения грунта состоит в том, что роль осенних и летних атмосферных осадков в накоплении запасов доступной влаги в почве неэффективна. Чётко проявляются два минимума увлажнения за вегетационный период - весенний и летний.

Весенний минимум более протяжённый по времени и сухой до уровня увядания растений в мае; летний - кратковременный, - в начале августа со снижением количества доступной влаги до минимального уровня в корнеобитаемом слое на северных экспозициях и до критического уровня на южных.

Исходя из характера режима увлажнения грунтов рекультивируемых территорий, посадка растений целесообразна на склонах восточных экспозиций ранней весной (конец апреля - первая декада мая) и поздней весной (конец последней декады мая - первая декада июня). На склонах южных экспозиций только летняя посадка в июле месяце.

В этих условиях особо важным становится принцип максимально возможного насыщения территории растительностью, т.е. создание сложных по строению фитоценозов с плотным ярусом травянистых видов [1].

Многофакторный стационарный полевой опыт по подбору культур для проведения биологической рекультивации техногенно нарушенных земель был заложен на территории угольного разреза ООО «Участок «Коксовый» в два этапа.

I этап был выполнен период с 5 по 10 мая 2010 г. и этап II - с 15 по 30 сентября 2010 г.

Стационарный полевой опыт заложен по трем вариантам:

1) потенциально плодородный слой + плодородный слой;

2) потенциально плодородный слой;

3) технозем.

Общая площадь опытных площадок составила 12000 м². на каждой площадке были посажены деревья и разнотравье по различным комбинациям:

а) деревья;

б) деревья + разнотравье;

в) разнотравье.

Деревья высаживались вручную, при помощи железной лопаты, на расстоянии 1,5 м друг от друга. Величина междурядья составила 2 м. Были посажены сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L.), береза бородавчатая (Betula pendula Roth.), яблоня дикая (Malus silvestris Mill.), облепиха крушиновидная (Hippophae ramnoides L.) и тополь лавролистный (Populus laurifolia Ledeb.).

Посев трав проводился вручную, параллельно с высадкой деревьев. Травосмесь состояла из донника лекарственного (Melilotus officinalis Pall.) и костреца безостого (Bromopsis inermis Holub.).

На рисунках 1, 2, 3 представлены опытные площадки:

Рис. 1. Опытная площадка

Рис. 2. Опытная площадка «Технозем» с нанесением суглинка

Рис. 3 - Опытная площадка с нанесением суглинка и плодородного слоя

На стационарных точках произведен замер температур грунта и отбор почвенных образцов (108 штук) для анализа содержания нитратного азота (рисунок 4).

Рис. 4 - Стационарные точки

Отбор образцов для анализов производился с глубины 15 см лопатой в полиэтиленовых перчатках (рис. 5). Отобранные образцы помещались в полиэтиленовые пакеты и хранились при температуре 2-3 градусов (в холодильнике) до проведения анализов.

Рис. 5 - Отбор образцов почв и растений

физический химический грунт отвал

Отобранные почвенные образцы были проанализированы в ПНИЛ рекультивации нарушенных земель КемГСХИ совместно с Испытательным центром по агрохимическому обслуживанию сельскохозяйственного производства ФГУ ЦАС «Кемеровский». Результаты анализа температуры почвенных образцов представлены в таблице 1 и на рисунке 6.

Таблица 1 - Температура на стационарных точках по вариантам опыта

Рис. 6 - Значения температур на стационарных точках

Как видно из полученных данных, температура субстрата на участке с нанесением плодородного слоя составила в среднем 22,6 ^оС, максимальное значение температуры t _max = 25,4^оС.

Средняя температура субстрата на участке с нанесением потенциально плодородного слоя составила в 22,1 ^оС, максимальное значение температуры t _max = 27,2^оС.

Максимальная температура грунта на участке без нанесения плодородного слоя составила t _max = 34,4^оС, что превышает температурные показатели на участках с нанесением плодородного и суглинка на 5,9 и 6,4⁰С соответственно. Средняя температура на участке с техноземом составила 28,6⁰С. Это свидетельствует о продолжающихся экзогенных процессах в отвальных породах [2]. При повышении солнечной радиации, приведенные выше значения температур могут быть существенно выше, что негативно скажется на результате рекультивации. Таким образом, повышенные значения температур являются лимитирующим фактором, определяющим скорость и интенсивность возникновения и развития микробных и растительных сообществ, а, следовательно, восстановления почвенного плодородия.

Таблица 2 - Нитратный азот в образцах почвы стационарных точек по вариантам опыта

Рис. 7 - Значения содержания нитратного азота на стационарных точках

Как видно из полученных данных, содержание нитратного азота в субстрате на участке с нанесением плодородного слоя составило в среднем 28,4 мг/кг, максимальное значение составило 61,2 мг/кг.

Среднее содержание нитратного азота на участке с нанесением потенциально плодородного слоя составило в 18,4 мг/кг, а максимальное значение - 43 мг/кг.

Максимальное содержание нитратного азота в грунте на участке без нанесения плодородного слоя (технозем) составило 12,6 мг/кг, что ниже данных показателей на участках с нанесением плодородного и суглинка в 4,8 и 3,4 раза соответственно. Среднее значение содержания нитратного азота на стационарных точках участка с техноземом составило 5,7 мг/кг.

Органический азот (азот гумуса) непосредственно недоступен для растений. Поэтому об обеспеченности растений почвенным азотом судят по содержанию в почве минеральных соединений азота (нитраты). Определяя нитраты, мы узнаем о наличие в почве и грунтах наиболее легкоусвояемых для растений азотистых веществ. Наименьшее содержание органического азота определено на опытных участках без нанесения потенциально плодородного слоя и суглинка, а недостаток азотного питания негативно сказывается на результатах биологической рекультивации [3].

Воздействие на растения температуры почвы и содержание в ней нитратного азота начинается с самых первых стадий его роста и развития. Причем требования к этим параметрам у растений разные. Таким образом, повышенные значения температур являются лимитирующим фактором, определяющим скорость и интенсивность нитрификации, возникновения и развития микробных и растительных сообществ, а, следовательно, восстановления почвенного плодородия [4].

Анализ полученных данных показывает, что при выборе или разработке эффективных технологий рекультивации необходимо учитывать специфику условий проведения рекультивации на определенной территории в конкретном районе.

Список использованной литературы

1. Просянникова О.И. Антропогенная трансформация почв Кемеровской области: монография. - Кемерово, 2005. - 300 с.

2. Методические указания по выявлению деградированных и загрязненных земель. - М., 1995. - 50 с.

3. Угольные ресурсы Кузбасса и проблемы рекультивации / Х.А. Исхаков, М.М. Колосова, В.Б. Батурина, М.А. Яковченко // Вестник Кемеровского государственного сельскохозяйственного института. №2. - Кемерово: Кузбассвузиздат, 2006. - 292 с.

4. Мотузова Г.В. Соединения микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение мониторинг. - М.: Эдиториал УРСС, 1999. - 168 с.

Размещено на Allbest.ru