Опыт применения робинии ложноакациевой (Robinia pseudoacacia L.) в рекультивации террикоников Донецкого кряжа

Размещено на http: //www. allbest. ru/

ФГБОУ ВПО «НГМА»

Опыт применения робинии ложноакациевой (Robinia pseudoacacia L.) в рекультивации террикоников Донецкого кряжа

В.В. Танюкевич, М.А. Запривода

Аннотация

Танюкевич Вадим Викторович - кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» (ФГБОУ ВПО «НГМА»), доцент.

Контактный телефон: 8-928-179-48-92.

E-mail: vadimlug79@mail.ru

Запривода Максим Александрович - Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» (ФГБОУ ВПО «НГМА»), аспирант.

Контактный телефон: 8(988) 573-09-26.

Е-mail: maks-2008-87@bk.ru

Активная разработка месторождений каменного угля в Ростовской области привела к формированию свыше 600 террикоников, представляющих серьезную экологическую опасность. Главной породой при рекультивации террикоников является робиния ложноакациевая (Robinia pseudoacacia L.). Целью исследований являлось изучение состояния и роста насаждений робинии ложноакациевой на рекультивированных террикониках Донецкого кряжа, накопления гумусоподобного вещества в примитивной почве под посадками. Установлено, что продуктивность робиниевых насаждений зависит от содержания сульфатов в субстрате террикоников. По данному показателю все исследуемые отвалы были разделены на три категории: с высоким (более 0,16 мг/кг); средним (0,15-0,16 мг/кг) и низким (менее 0,15 мг/кг) содержанием сульфатов в субстрате. На исследуемых террикониках насаждения робинии ложноакациевой характеризуются следующими показателями: высота в возрасте 30 лет колеблется в пределах от 8,9 м (в условиях высокого содержания сульфатов в субстрате) до 10,6 м (в условиях низкого содержания сульфатов в субстрате), диаметр в том же возрасте - от 7,5 до 13,5 см соответственно. Запас насаждений изменяется от 16,7 до 45,25 мі/га (максимальное значение характерно для условий с низким содержанием сульфатов в субстрате). Робиниевые насаждения на террикониках характеризуются баллами жизненного состояния от 3,1 до 2,6 (среднеповрежденные). Под робиниевыми насаждениями происходит формирование примитивных почв мощностью 2-3 см с содержанием гумусоподобного вещества от 4,38 до 7,30 %.

Ключевые слова: робиния ложноакациевая, содержание сульфатов, терриконик, рекультивация, гумусоподобное вещество.

робиния рекультивированный почва терриконик

Annotatіon

Tanyukevich Vadim Viktorovich - Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor, Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education “Novocherkassk State Meliorative Academy” (FSBEE HPE “NSMA”), Associate Professor.

Contact telephone number: 8(928)179-48-92.

Е-mail: vadimlug79@mail.ru

Zaprivoda Maksim Aleksandrovich - Federal State Budget Educational Establishment of Higher Professional Education “Novocherkassk State Meliorative Academy” (FSBEE HPE “NSMA”), Postgraduate Student.

Contact telephone number: 8(988) 573-09-26.

Е-mail: maks-2008-87@bk.ru

V. V. Tanyukevich, M. A. Zaprivoda (FSBEE HPE “NSMA”)

BLACK LOCUST FOR THE RECLAMATION OF THE WASTE HEAPS OF DONETSK RIDGE

Active exploitation of coal deposits in the Rostov region was resulted in formation of more than 600 waste heaps that are of serious ecological danger. The main species for recultivation of heaps is black locust (Robinia pseudoacacia L.). The aim of study is to examine the state and growth of black locust on reclaimed waste heaps of Donetsk Ridge, accumulation of humus-like substance in primitive soil under plantings. It is found that the productivity of locust plantings depends on sulfate content in waste heap substrate. According to this index all examined waste heaps were divided into three categories: with high (> 0.16 mg/kg), medium (0.15-0.16 mg/kg), and low (< 0.15 mg/kg) content of sulfates in substrate. Locust plantings on waste heaps of Donetsk Ridge are characterized by the following indices: height of the trees at the age of 30 years old varies from 8.9 m (under high content of sulfates in substrate) to 10.6 m (under low content), diameter at the same age is from 7.5 to 13.5 cm respectively. The stock of plantings changes from 16.7 to 45.25 mі/ha (maximum meaning corresponds to conditions with low content of sulfates in substrate). Locust plantings on waste heaps have the average mark of life state that is from 3.1 to 2.6 and are characterized as medium damaged. Under locust plantings, the formation of primitive soils takes place. The thickness of this soil layer is from 2 to 3 cm, and the content of humus-like substance is from 4.38 to 7.3 %.

Keywords: black locust, sulfate content, waste heap, reclamation, Donetsk Ridge.

Ростовская область является важным угледобывающим регионом России. Активная разработка месторождений каменного угля привела к формированию свыше 600 террикоников, представляющих серьезную экологическую опасность [1].

В начале 80-х годов прошлого века были проведены работы по биологической рекультивации данных техногенных образований путем посадки робинии ложноакациевой (Robinia pseudoacacia L.). Технология работ включала следующие операции: нарезка террас поперек склона вручную шириной 0,3 м с расстояниями между террасами 1 м; копка ямок на поверхности террас с шагом 1 м и засыпка их на 1/5 часть смесью суперфосфата и извести в соотношении 1:1; посадка двухлетних сеянцев робинии ложноакациевой в подготовленные ямки; полив. На рисунке 1 представлен рекультивированный терриконик.

Рисунок 1 Рекультивированный терриконик

Исследования показали различную продуктивность робиниевых насаждений на террикониках, которая определяется, преимущественно, содержанием сульфатов в субстрате [2]. Однако требуют уточнения вопросы хода роста робинии в данных сложных условиях, что имеет теоретическое и практическое значение.

Исследования насаждений робинии проводились в 2010-2012 гг. на 11 перегоревших облесенных террикониках Донецкого кряжа, сложенных субстратом средней фракции, расположенных в границах муниципалитета г. Шахты Ростовской области.

Цель исследований - изучение состояния и роста насаждений робинии ложноакациевой на рекультивированных террикониках, накопления гумусоподобного вещества в примитивной почве под посадками.

Программа исследований включала:

- классификацию террикоников по содержанию сульфатов в субстрате;

- закладку пробных площадей, таксацию и оценку жизненного состояния насаждений;

- исследования хода роста робинии ложноакациевой на террикониках;

- исследования влияния насаждений робинии ложноакациевой на накопление гумусоподобного вещества в примитивной почве террикоников.

Терриконики классифицировали по содержанию сульфатов в субстрате на основании результатов химических анализов, выполненных согласно ГОСТ 26423-85 «Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки» и ГОСТ 26426-85 «Почвы. Методы определения иона сульфата в водной вытяжке».

Стандартную ошибку вариационных рядов вычисляли по формуле:

, (1)

где - стандартная ошибка Гаусса;

- среднее значение содержания сульфатов в субстрате террикоников, мг/кг;

- содержание сульфатов в субстрате i-го места исследования (терриконика), мг/кг; - количество мест исследований (пробных площадей на террикониках).

Пробные площади закладывали по ОСТ 56-69-83 «Площади пробные лесоустроительные. Метод закладки». Пробные площади имели прямоугольную форму и располагались в направлении сверху вниз по склону терриконика. Перечетная таксация проводилась по 6 категориям жизненного состояния согласно общепринятой шкалы [3]. По данным таксации рассчитывалась средневзвешенная категория жизненного состояния робиниевых насаждений: 1-1,5 - условно здоровые; 1,6-2,5 - слабоповрежденные; 2,6-3,5 - среднеповрежденные; 3,6-4,5 - сильноповрежденные; 4,6 и выше - погибшие.

Исследования хода роста проводились на модельных деревьях в соответствии с общепринятой в лесной таксации методикой [3]. Для исследований на пробных площадях было отобрано 33 модельных дерева. Полученные данные обрабатывались в среде Microsoft Office Excel.

Содержание гумусоподобного вещества в примитивных почвах террикоников исследовали в ходе химического анализа отобранных под насаждениями образцов субстрата согласно ГОСТ 26213-91 «Почвы. Методы определения органического вещества». Под гумусоподобным веществом мы понимали продукты разложения органического опада, включающие в себя, в том числе, каменноугольную пыль. При этом определяли мощность примитивных почв, образовавшихся под насаждениями робинии.

В таблице 1 представлена краткая характеристика террикоников - мест исследования. На основании обработки результатов химических анализов с использованием формулы (1) авторами разработана классификация террикоников по содержанию сульфатов в субстрате. Согласно данной классификации высокое содержание сульфатов в субстрате характеризуется показателями более 0,16 мг/кг; среднее - 0,15-0,16 мг/кг; низкое - менее 0,15 мг/кг.

Таблица 1 Характеристика вариантов опыта

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Средние таксационные показатели робиниевых насаждений в условиях объектов исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2 Средние таксационные показатели насаждений робинии ложноакациевой на террикониках Донецкого кряжа (по данным исследований 2010-2012 гг.)

Как следует из таблицы 2, робиниевые насаждения на террикониках в условиях высокого содержания сульфатов имели следующие таксационные показатели: средняя высота 6,5 м, средний диаметр 7,4 см, запас 16,70 м3/га; в условиях среднего содержания сульфатов - 8,2 м, 10,5 см, 39,13 м3/га и в условиях низкого содержания сульфатов - 9,0 м, 12,0 см, 45,25 м3/га соответственно.

Оценка жизненного состояния показала, что в условиях высокой концентрации сульфатов насаждения имели средний балл жизненного состояния 3,1, в условиях средней концентрации - 2,7 и в условиях низкой - 2,6.

Все насаждения характеризуются как среднеповрежденные. Исследования хода роста робинии ложноакациевой позволили получить уравнения связи высоты и диаметра стволов с возрастом породы:

 = 0,297, при = 0,963, (2) = 0,348, при = 0,859, (3)

= 0,353, при = 0,872, (4) = 0,251, при = 0,973, (5)

= 0,362, при = 0,982, (6) = 0,450, при = 0,916. (7)

В уравнениях (2)-(7) принято: , , - соответственно высота насаждений при высоком, среднем и низком содержании сульфатов в субстрате террикоников; , и - соответственно, диаметр насаждений при высоком, среднем и низком содержании сульфатов в субстрате; - возраст насаждений робинии.

Графические решения уравнений (графики хода роста по высоте и диаметру ствола робинии) приводятся на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2 Графики хода роста по высоте насаждений робинии ложноакациевой на террикониках (по данным исследований 2010-2012 гг.) Содержание сульфатов в субстрате: 1 - высокое; 2 - среднее; 3 - низкое

Рисунок 3 Графики хода роста по диаметру насаждений робинии ложноакациевой на террикониках (по данным исследований 2010-2012 гг.) Содержание сульфатов в субстрате: 1 - высокое; 2 - среднее; 3 - низкое

Решения уравнений (2)-(7) позволили составить таблицу хода роста насаждений робинии ложноакациевой на террикониках Донецкого кряжа (таблица 3).

Таблица 3 Ход роста робиниевых насаждений на террикониках Донецкого кряжа (по данным исследований 2010-2012 гг.)

Как следует из таблицы 3, в условиях высокой концентрации сульфатов в субстрате к возрасту 10 лет робиниевые насаждения имеют высоту 3,0 м; в возрасте 20 лет - 5,9 м; в возрасте 30 лет - 8,9 м. Диаметр насаждения соответственно составляет 2,5 см, 5,0 см и 7,5 см. В условиях средней концентрации сульфатов в возрасте 10, 20 и 30 лет насаждения имели высоту соответственно 3,5 м, 7,0 м и 10,4 м, а диаметр соответственно 3,6 см, 7,2 см и 10,9 см. При низкой концентрации сульфатов в субстрате насаждения робинии характеризуются наилучшими таксационными показателями: высота - 3,5 м, 7,1 м и 10,6 м; диаметр - 4,5 см, 9,0 см и 13,5 см.

Таким образом, ход роста породы по высоте в условиях низкой и средней концентрации сульфатов в субстрате существенно не отличается. Существенно отличается ход роста насаждений по диаметру в зависимости от концентрации сульфатов.

Как показывают данные таблицы 2, существенно отличается и запас насаждений. При высокой концентрации сульфатов в субстрате террикоников запас насаждений составляет 16,7 м3/га, при средней - 39,13 м3/га, при низкой - 45,25 м3/га.

Накопление гумусоподобного вещества в примитивной почве террикоников напрямую зависит от продуктивности насаждений, которая в свою очередь лимитируется содержанием сульфатов в субстрате (таблица 4).

Таблица 4 Накопление гумусоподобного вещества в примитивных почвах под насаждениями (по данным исследований 2010-2012 гг.)

Как следует из таблицы 4, в условиях высокой и средней концентрации сульфатов существенного различия между содержанием гумусоподобного вещества в примитивной почве под насаждениями установить не удалось: оно изменяется от 4,88 до 4,38 %. В первом случае даже имеет место незначительное превышение данного показателя по сравнению с условиями со средним содержанием сульфатов. При низкой концентрации сульфатов в субстрате содержание гумусоподобного вещества в примитивной почве под насаждениями может достигать 7,3 %.

Мощность примитивных почв под насаждениями в среднем составляет 2-3 см. Данный показатель существенно не различается по вариантам опыта, так как верхний слой субстрата, содержащий опад различной степени разложения, выдувается ветром и вымывается стекающими осадками вследствие большой крутизны склонов.

Выводы

1 Продуктивность робиниевых насаждений зависит от содержания сульфатов в субстрате террикоников. По данному показателю выделены отвалы с высоким (более 0,16 мг/кг); средним (0,15-0,16 мг/кг) и низким (менее 0,15 мг/кг) содержанием сульфатов в субстрате.

2 На террикониках Донецкого кряжа насаждения робинии ложноакациевой характеризуются следующими показателями: высота в возрасте 10 лет колеблется в пределах от 3,0 м (в условиях высокого содержания сульфатов в субстрате) до 3,5 м (в условиях низкого содержания), в возрасте 20 лет - от 5,9 до 7,1 м и в возрасте 30 лет - от 8,9 до 10,6 м; диаметр насаждений изменяется в возрасте 10 лет - от 2,5 см в условиях высокой концентрации сульфатов в субстрате до 4,5 см в условиях низкой концентрации; в возрасте 20 лет соответственно от 5,0 до 9,0 см и в возрасте 30 лет - от 7,5 до 13,5 см; запас насаждений изменяется от 16,70 до 45,25 м3/га (максимальное значение характерно для условий с низким содержанием сульфатов в субстрате).

3 В условиях высокой концентрации сульфатов насаждения робинии ложноакациевой имеют средний балл жизненного состояния, равный 3,1. В условиях средней и низкой концентрации сульфатов насаждения имеют балл жизненного состояния соответственно 2,7 и 2,6.

4 Под робиниевыми насаждениями происходит формирование примитивных почв мощностью 2-3 см с содержанием гумусоподобного вещества от 4,38 до 7,30 %.

Список использованных источников

1 Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области в 2010 году» / под общей ред. С. М. Назаровой, В. М. Остроуховой, М. В. Паращенко. - Ростов-н/Д., 2011. - 210 с.

2 Танюкевич, В. В. Мелиоративное влияние робиниевых насаждений на терриконики Донецкого кряжа / В. В. Танюкевич, М. А. Запривода // Мелиорация и водное хозяйство. - 2013. - № 3. - С. 25-27.

3 Анучин, Н. П. Лесная таксация: учебник для вузов / Е. П. Анучин. - 6-е изд. - М.: ВНИИЛМ, 2004. - 552 с.

Размещено на Allbest.ru