Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

НАКОПЛЕНИЕ ПОДРОСТА НА ОТВАЛАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХРИЗОТИЛ-АСБЕСТА

Зарипов Ю.В. 1 Залесова Е.С. 1 Залесов С.В. 1 Платонов Е.П. 1
1 ФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет»
Проанализированы количественные и качественные показатели подроста на отвалах месторождения хризотил-асбеста. В основу исследований положен метод учетных площадок. Последние закладывались на трансектах, расположенных на разном расстоянии от откосов трех террас отвала «Восточный». Весь подрост делился по породам (видам), жизненному состоянию и категориям крупности, с перерасчётом полученных данных на 1 га. Учитывая специфику условий произрастания при наличии ивы, последняя относилась к подросту без установления вида. Помимо густоты жизнеспособного подроста в пересчете на крупный на всех трансектах определялась встречаемость подроста, а на основании полученных данных – обеспеченность подростом хозяйственно ценными породами в соответствии с действующими нормативными документами (Правила …, 2019). Исследования показали, что формирование подроста зависит от высоты террасы отвала месторождения хризотил-асбеста. На всех трех террасах отвала имеет место подрост сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), березы повислой (Betula pendula Roth.), осины (Populus tremula L.) и ивы (Salix L.). При этом в составе подроста абсолютно доминируют сосна обыкновенная и береза повислая, что позволяет надеяться на формирование в будущем смешанных насаждений. В то же время подрост на отвалах месторождений хризотил-асбеста произрастает в очень сложных лесорастительных условиях и характеризуется интенсивным отпадом на стадии всходов и мелкого подроста при ограниченном переходе его в средний и крупный. Другими словами, для ускорения процесса естественной биологической рекультивации отвалов необходимо в процессе технического этапа рекультивации наносить на поверхность отвала слой почвогрунта или нетрадиционных удобрений, в частности осадка сточных вод.
нарушенные земли
отвалы
естественная рекультивация
подрост
густота
встречаемость
1. Залесов С.В., Залесова Е.С., Зверев А.А., Оплетаев  А.С., Терин А.А. Формирование искусственных насаждений на золоотвале Рефтинской ГРЭС // ИВУЗ. Лесной журнал. 2013. № 2. С. 66–73.
Zalesov S.V., Zalesova E.S., Zverev A.A., Opletaev A S., Terin A.A. Formation of artificial plantations on the ash dump of Reftinskaya GRES // IVUZ. Lesnoy Zhurnal. 2013. № 2. P. 66–73 (in Russian).
2. Саранчук А.П. Опыт закрепления нарушенных земель путем создания лесных культур на отвалах Лучегорского угольного разреза Приморского края // Леса и лесное хозяйство в современных условиях. Материалы Всерос. конф. с междунар. участием. Хабаровск: Изд-во ФГУ «ДальНИИЛХ», 2011. С. 136–139.
Saranchuk A.P. Experience of consolidation of disturbed lands by creating forest crops on the dumps of the Luchegorsk coal mine of Primorsky Krai // Lesa i lesnoye khozyaystvo v sovremennykh usloviyakh. Materialy Vseros. konf. s mezhdunar. uchastiyem. Khabarovsk: Izd-vo FGU «Dal’NIILKH», 2011. P. 136–139 (in Russian).
3. Залесов С.В., Залесова Е.С., Зарипов Ю.В., Оплетаев А.С., Толкач О.В. Рекультивация нарушенных земель на месторождении тантал-бериллия // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 12. С. 63–67. DOI: 10.18412/1816-0395-2018-12-63-67.
Zalesov S.V., Zalesova E.S., Zaripov Yu.V., Opletaev A.S., Tolkach O.V. Recultivation of Damaged Soils on Tantal-Berill Deposit // Ecology and industry of Russia. 2018. Vol. 22. № 12. P. 63–67 (in Russian).
4. Меньшиков Г.И Некоторые итоги научно-исследовательских работ по рекультивации техногенных земель после разработки месторождений полезных ископаемых // Биологическая рекультивация нарушенных земель: материалы X Всерос. конф. с междунар. участием. Екатеринбург: Изд-во УГЛТУ, 2017. С. 200–206.
Menshikov G.I. Some results of research work on the reclamation of man-made lands after the development of mineral deposits // Biologicheskaya rekul’tivatsiya narushennykh zemel’: materialy X Vseros. konf. s mezhdunar. uchastiyem. Yekaterinburg: Izd-vo UGLTU, 2017. P. 200–206 (in Russian).
5. Колесников Б.П., Зубарева Р.С., Смолоногов Е.П. Лесорастительные условия и типы лесов Свердловской области. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1973. 177 с.
Kolesnikov B.P., Zubareva R.S., Smolonogov E.P. Forest Conditions and types of forests of Sverdlovsk region. Sverdlovsk: UNTS AN SSSR, 1973. 177 p. (in Russian).
6. Об утверждении перечня лесорастительных зон РФ и Перечня лесных районов РФ: утв. Приказом Министерства природных ресурсов и экологии Российской Федерации от 18 августа 2014 г. № 367 (в ред. Приказа Мирприроды России от 23.12.2014 г. № 569). [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/420248201 (дата обращения: 28.05.2019).
About the approval of the list of forest growing zones of the Russian Federation and the List of forest areas of the Russian Federation: UTV. By order of the Ministry of natural resources and ecology of the Russian Federation of 18 August 2014 No. 367 (as amended by Order Minpriroda Russia from 23.12.2014, No. 569). [Electronic resource]. URL: http://docs.cntd.ru/document/420248201(date of access: 28.05.2019) (in Russian).
7. Беспаленко О.Н. Лесоводство. Воронеж: Изд-во ФГБОУ ВО «ВГЛТУ», 2018. 140 с.
Bespalenko O.N. Forestry. Voronezh: Izd-vo FGBOU VO «VGLTU», 2018. 140 р. (in Russian).
8. Правила лесовосстановления: утв. Приказом Минприроды России от 25.03.2019 г. № 188. [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/554151577 (дата обращения: 28.05.2019).
Reforestation rules: approved by order of the Ministry of Russia from 25.03.2019. No. 188. [Electronic resource]. URL: http://docs.cntd.ru/document/554151577 (date of access: 28.05.2019) (in Russian).
9. Мартынов А.Н. К вопросу о связи между численностью и встречаемостью подроста // ИВУЗ. Лесной журнал. 1995. № 2–3. С. 11–15.
Martynov A. N. On the question of the relationship between the number and occurrence of undergrowth // IVUZ. Lesnoy Zhurnal. 1995. № 2–3. P. 11–15 (in Russian).
10. Михеев А.Н. Лесная рекультивация нарушенных земель горных склонов в зоне влияния медеплавильного производства (на примере ЗАО «Карабашмедь»): дис. … канд. с.-х. наук. Екатеринбург, 2013. 182 с.
Mikheev A.N. Forest reclamation of disturbed lands of mountain slopes in the zone of influence of copper-smelting production (on the example of «Karabashmed»): dis. ... kand. of agricultural sciences. Ekaterinburg, 2013. 182 p. (in Russian).
11. Залесов С.В., Зарипов Ю.В., Фролова Е.А. Анализ состояния подроста березы повислой (Betuls pendula Roth.) на отвалах месторождений хризотил-асбеста по показателю флуктуирующей асимметрии // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. 2017. № 1 (46). С. 71–77.
Zalesov S.V., Zaripov V.Yu., Frolova E.A. The analysis of the state of the undergrowth of birch (pendula Roth Betuls.) on the dumps of deposits of chrysotile asbestos in terms of fluctuating asymmetry // Vestnik Buryatskoy gosudarstvennoy sel’skokhozyaystvennoy akademii im. V.R. Filippova. 2017. № 1 (46). P. 71–77 (in Russian).
12. Зарипов Ю.В., Залесов С.В., Залесова Е.С., Крюк В.И., Фрейберг И.А. Опыт рекультивации отвалов хризотил-асбеста // Биологичская рекультивация нарушенных земель: материалы X Всерос. конф. с междунар. участием. Екатеринбург: Изд-во УГЛТУ, 2017. С. 124–131.
Zaripov U.V., Zalesov S.V., Zalesova E.S., Kruk V.I., Freiberg I.A. The experience of recultivation of dumps of chrysotile-asbestos // Biologicheskaya rekul’tivatsiya narushennykh zemel’: materialy X Vseros. konf. s mezhdunar. uchastiyem. Yekaterinburg: Izd-vo UGLTU, 2017. P. 124–131 (in Russian).
13. Менщиков Г.И. Итоги экспериментальных работ по технологии рекультивации нарушенных земель // Биологическая рекультивация и мониторинг нарушенных земель: материалы X Всерос. конф. с междунар. участием. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2012. С. 166–172.
Menshikov G.I. The Results of experimental work on the technology of reclamation of disturbed lands // Biologicheskaya rekul’tivatsiya narushennykh zemel’: materialy X Vseros. konf. s mezhdunar. uchastiyem. Yekaterinburg: Izd-vo UGLTU, 2012. P. 166–172 (in Russian).

Добыча полезных ископаемых неразрывно связана с изъятием земель для размещения вскрышных пород, отходов обогащения бедных руд и других отходов производства. Обычно указанные отходы размещаются в отвалах, представляющих собой искусственные сооружения разной высоты. Отвалы имеют одну или несколько террас разных уровней, каждая из которых представляет собой относительно ровную площадку. При этом террасы создаются по мере накопления отходов. Обычно после завершения складирования отходов выполняется техническая рекультивация, при которой выравниваются террасы разных уровней и снижается крутизна откосов в целях избегания эрозионных процессов.

После завершения технического этапа рекультивации выполняется биологический этап в соответствии с запланированным направлением рекультивации. Поскольку на Урале основной объем земель изымается из лесного фонда, здесь доминирует лесохозяйственное направление рекультивации. Другими словами, на нарушенных землях создаются условия для выращивания древесной растительности из произрастающих в данной местности видов. В научной литературе имеется значительное количество примеров эффективного выполнения биологического этапа рекультивации нарушенных земель [1–4]. Однако большинство работ анализирует последствия искусственного лесовосстановления на рекультивированных землях, а работ по эффективности естественной рекультивации в научной литературе относительно немного, что и определило направление наших исследований. Нами под термином «естественная биологическая рекультивация» понимается формирование растительности на нарушенных землях после завершения технического этапа рекультивации без вмешательства человека, т.е. естественное зарастание.

Цель работы: изучение эффективности естественной рекультивации отвалов месторождения хризотил-асбеста и разработка на этой основе предложений по ускорению естественного их зарастания.

Материалы и методы исследования

Объектом исследований служили отвалы на месторождении хризотил-асбеста, расположенные на территории Асбестовского района Свердловской области. Согласно схеме лесорастительного районирования [5], территория района исследований относится к округу сосново-березовых предлесостепных лесов, Зауральской равнинной провинции Западно-Сибирской равнинной лесорастительной области. При этом в соответствии с лесохозяйственным районированием лесного фонда [6] территория района исследований относится к Средне-Уральскому таежному району.

Основной объем исследований выполнен на трех уровнях (террасах) Восточного отвала Южного рудоуправления открытого акционерного общества «Ураласбест». Указанный отвал имеет протяженность 3,2 км, при максимальной ширине в северной части – 3,2 км, в южной – 1,2 км. Высота первого уровня (яруса) – 45–50, второго – 70–75 и третьего – 105–110 м.

Характеристика подроста устанавливалась на учетных площадках размером 1×1 м, поскольку на исследуемом отвале доминировал мелкий подрост. При этом на каждом уровне закладывались трансекты на расстоянии 15, 100, 200 и 300 м от края откоса соответствующего уровня в количестве по 30 шт. Учетные площадки размещались на трансекте через равные расстояния, что позволяло получить объективные данные о количестве подроста в зависимости от уровня (террасы) отвала и расстояния до его внешнего откоса.

В процессе исследований весь подрост на учетных площадках распределялся по видам, жизненному состоянию и категориям крупности [7, 8]. Дополнительно рассчитывалась встречаемость подроста, как показатель, объективно характеризующий размещение подроста по площади [9, 10].

В камеральных условиях рассчитывались средние показатели количества жизнеспособного подроста в пересчете на крупный и устанавливалась обеспеченность подростом в соответствии с действующими нормативными документами.

Полученные данные, а также материалы предыдущих исследований [11–13] позволили дать предложения по ускорению процессов естественной рекультивации отвалов хризотил-асбеста.

Результаты исследования и их обсуждение

Обследование отвала, подлежащего рекультивации, показало, что он имеет устойчивое состояние и представлен обломками перидотитов (45 %), серпентинитов (40 %), дунитов (7 %), габбро (5 %) и диоритов (1 %). Доля глинистых пород при этом не превышает 2 %. Содержимое отвала характеризуется кусковой структурой. На куски размером менее 5 см приходится 25 %, 6–10 см – 31 %, 11–20 см – 28 %, 21–50 см – 6 % и более 50 см – 11 % объема отвала.

Отсутствие или, точнее, минимальное содержание в отвалах серы, фтора, свинца, меди, цинка, бора и селена свидетельствует, что отвал не представляет экологической опасности в плане загрязнения грунтовых вод.

Особо следует отметить, что кусковая структура отвала и практически полное отсутствие элементов питания растений, прежде всего азота, создают экстремальные условия для естественной рекультивации отвала. Летние осадки и влага, полученная при таянии снега, легко просачиваются в нижние горизонты отвала и становятся недоступными для растений. Последнее приводит к иссушению верхних горизонтов отвала, гибели всходов и подроста. Кроме того, комковая структура субстрата отвала не обеспечивает формирование стержневого корня у сосны обыкновенной и способствует формированию поверхностной корневой системы (рисунок).

zar1.tif

Поверхностная корневая система у подроста сосны на отвале месторождения хризотил-асбеста

В то же время отсутствие плодородного слоя на поверхности отвала исключает развитие живого напочвенного покрова и задернение почвы, создавая тем самым благоприятные условия для налета семян древесных растений и их прорастания. Последнее подтверждается данными о густоте подроста на всех уровнях отвала (табл. 1).

Материалы табл. 1 свидетельствуют, что на отвале месторождения хризотил-асбеста имеет место подрост сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.), березы повислой (Betula pendula Roth.), осины (Populus tremula L.) и ивы (Salix L.). При этом абсолютно доминируют в составе жизнеспособного подроста сосна обыкновенная и береза повислая.

Таблица 1

Характеристика жизнеспособного подроста на различных уровнях отвала месторождения хризотил-асбеста

Расстояние от откоса отвала, м

Состав подроста

Количество подроста по категориям крупности, шт/га

Встречаемость, %

мелкий

средний

крупный

итого

в пересчете на крупный

1

2

3

4

5

6

7

9

Терраса первого уровня, высота 45–50 м

15

5,9С

10000

1667

0

11667

6334

50

 

3,9Б

4000

2667

0

6667

4134

50

 

0,2Ив

0

333

0

333

266

3

100

6,8Б

14667

7333

0

22000

13200

77

 

2,9С

3000

4333

667

8000

5633

47

 

0,3Ос

667

333

0

1000

600

7

200

6,5Б

16000

4000

333

20333

11533

67

 

2,4С

3333

3333

0

6666

4333

53

 

1,1Ос

0

2333

0

2333

1866

13

300

4,6Б

6000

3667

1667

11334

7601

53

 

3,7С

7000

2667

333

10000

5967

67

 

1,7Ос

4000

1000

0

5000

2800

33

Терраса второго уровня, высота 70–75 м

15

5,0С

13000

667

0

13667

7034

73

 

4,7Б

12000

0

667

12667

6667

53

 

0,3Ив

1000

0

0

1000

500

10

100

4,8Б

9000

1333

333

10666

5899

63

 

4,0С

4667

2333

667

7667

4867

47

 

1,2Ос

2000

667

0

2667

1534

20

200

5,8С

31333

1333

4000

36666

20733

63

 

4,0Б

17667

5333

1000

24000

14100

86

 

0,1Ос

0

333

0

333

266

3

 

0,1Ив

0

333

0

333

266

3

Терраса третьего уровня, высота 105–110 м

15

5,2Б

5333

1333

333

6999

4066

43

 

4,8С

4667

1333

333

6333

3733

63

100

5,4С

9333

4000

0

13333

7867

73

 

4,2Б

3000

5000

667

8667

6167

40

 

0,3Ос

333

333

0

666

433

7

 

0,1Ив

333

0

0

333

167

3

200

6,2С

17333

667

333

18333

9533

77

 

3,5Б

667

3667

2000

6334

5267

40

 

0,2Ос

0

0

333

333

333

3

 

0,1ив

333

0

0

333

167

3

 

Таблица 2

Распределение погибшего (нежизнеспособного) подроста на отвале хризотил-асбеста

Расстояние от откоса отвала, м

Состав подроста

Количество подроста по категориям крупности, шт/га

Встречаемость, %

мелкий

средний

итого

в пересчете на крупный

Терраса первого уровня, высота 45–50 м

15

10,0С

9333

0

9333

4667

50

100

10,0С

7000

1000

8000

4300

57

200

9,0С

8667

333

9000

4600

60

 

1,0Ос

0

1000

1000

800

10

300

0,3Б

333

0

333

167

3

 

9,4С

9000

1000

10000

5300

50

 

0,2Ив

0

333

333

266

3

Терраса второго уровня, высота 70–75 м

15

8,6С

1667

333

2000

1100

20

 

1,4Б

333

0

333

167

3

100

10,0С

15000

667

15667

8034

90

200

9,4С

22333

0

22333

11167

67

 

0,4Б

1000

0

1000

500

10

 

0,2Ос

333

0

333

167

3

Терраса третьего уровня, высота 105–110 м

15

10,0С

5000

0

5000

2500

37

100

10,0С

6000

0

6000

3000

37

200

9,3С

8667

0

8667

4334

50

 

0,7Б

0

667

667

534

6

 

Согласно действующему нормативному документу [8], естественное лесовосстановление путем сохранения подроста и ухода за ним планируется при наличии более 4,0 тыс. шт/га подроста сосны обыкновенной. Выполненные исследования показали, что на террасах всех трех уровней количество жизнеспособного подроста сосны значительно превышает нормативный показатель, а следовательно, другие способы лесовосстановления на отвале планировать нецелесообразно.

В соответствии с показателями встречаемости [8] подрост считается равномерным при встречаемости более 65 %, неравномерным – 40–65 % и групповым, когда он размещен группами не менее 10 шт. мелких или 5 шт. средних и крупных экземпляров. Приведенные в табл. 1 данные свидетельствуют, что подрост сосны характеризуется как равномерным, так и неравномерным размещением.

Жесткие лесорастительные условия обусловили интенсивный отпад подроста на всех уровнях отвала (табл. 2).

В соответствии с данными табл. 2 отпад подроста происходит за счет мелких и средних экземпляров преимущественно сосны обыкновенной на всех террасах. Среди нежизнеспособных нет крупных экземпляров, поскольку, как отмечено ранее, отпад происходит на стадии мелкого и среднего подроста.

Если сравнить данные о количестве подроста в пересчете на крупный из табл. 1 с данными о необходимом количестве подроста главной породы высотой более 1 м для перевода участка в покрытую лесной растительностью площадь [8], то все террасы отвала уже можно отнести к последней. Однако указанное не соответствует действительности. Несмотря на то, что отсыпка отвала была завершена в 1979 г., подрост представлен преимущественно мелкими экземплярами. Другими словами, зарастание отвала древесной растительностью растянуто во времени. Абсолютное большинство подроста отмирает до перехода его в крупный, а на смену приходит подрост новой генерации. Последнее вызывает необходимость содействия лесовосстановлению. Последнее, в частности, может быть достигнуто засыпкой поверхности отвала слоем почвогрунта при технической рекультивации или размещением на его поверхности осадка сточных вод ближайшего города Асбеста. Опыты по нанесению на поверхность отвала слоя осадка сточных вод показали прекрасные результаты [11, 12]. Последнее объясняется тем, что осадки сточных вод содержат большое количество азота, а также другие элементы, необходимые для растений. Кроме того, осадок сточных вод выполняет роль мульчи, удерживая влагу в верхнем горизонте отвала.

Выводы

1. Основным направлением рекультивации нарушенных земель на Урале является лесохозяйственное.

2. Лесовосстановление на отвалах месторождений хризотил-асбеста может быть обеспечено естественным путем за счет налета семян от стен леса.

3. Основными древесными породами на отвалах месторождений хризотил-асбеста в районе исследований являются сосна обыкновенная и береза повислая.

4. Количество жизнеспособного подроста сосны обыкновенной в пересчете на крупный вполне достаточно для перевода обследованного отвала в покрытую лесной растительностью площадь. Однако жесткие лесорастительные условия приводят к гибели подроста на стадиях мелкого и среднего.

5. В целях ускорения естественной рекультивации отвалов на террасы всех уровней следует наносить слой почвогрунта или осадка сточных вод г. Асбеста при выполнении технического этапа рекультивации. Последнее обеспечит формирование на отвалах смешанных сосново-березовых насаждений, не прибегая к искусственному лесовосстановению.


Библиографическая ссылка

Зарипов Ю.В., Залесова Е.С., Залесов С.В., Платонов Е.П. НАКОПЛЕНИЕ ПОДРОСТА НА ОТВАЛАХ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ХРИЗОТИЛ-АСБЕСТА // Успехи современного естествознания. – 2019. – № 7. – С. 21-25;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37154 (дата обращения: 24.10.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074