Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. CLASS Литературный обзо CLASS р 8
ГЛАВА 2. Общая характеристика объекта исследования 28
2.1. Характеристика природных условий района исследования 28
2.2. Геоморфологическая характеристика месторождения 33
2.3. Характеристика объекта исследования 35
2.4. Характеристика участков исследования 36
2.5. Экологическая характеристика объекта исследования 37
ГЛАВА 3. Методы исследования и объем выполненных работ 51
ГЛАВА 4. Восстановление фиторазнообразия в условиях гидроотвала 56
4.1. Таксономическая структура флоры 56
4.2. Биоэкологическая структура флоры 65
ГЛАВА 5. Особенности формирования и динамики растительности на гидроотвале глин 73
5.1. Формирование растительности на гидроотвале 73
5.2. Динамика фитоценозов, формирующихся при естественном самозарастании нарушенных и рекультивированных территорий 92
ГЛАВА 6. Использование культурных видов многолетних трав в условиях гидроотвала 105
6.1. Эколого-биологическая характеристика использованных видов многолетних трав 105
6.2. Формирование культурфитоценозов 112
6.3. Продуктивность культурфитоценозов на гидроотвале 130
6.4. Анализ посевных качеств семян 137
Выводы 142
Список использованной литературы 145
- Геоморфологическая характеристика месторождения
- Экологическая характеристика объекта исследования
- Формирование растительности на гидроотвале
- Эколого-биологическая характеристика использованных видов многолетних трав
Введение к работе
Актуальность проблемы
Урал является пионером развития в России золото-платиновой промышленности. Здесь разрабатываются коренные золоторудные месторождения, располагающиеся в меридиональной полосе интрузий гранитов, и золотые россыпи, в основном, по рекам на восточном склоне Урала, кроме этого золото извлекается из комплексного сырья (медноколчеданные руды). В Свердловской области разрабатывается более 80 золотоносных и 10 платиновых россыпей (Госдоклад, 1996).
Технология гидромеханизированной разработки россыпных месторождений золота предполагает отведение значительных территорий под гидроотвалы (осадконакопители). Как правило, процесс этот сопровождается отсыпкой вскрышных и дражных валов при складировании почвогрунтов, собственно намывом гидроотвалов, абсолютным изменением формы и глубины водотоков, появлением многочисленных новых замкнутых и открытых водоемов, дамб, плотин и др. На подготовительном этапе и при эксплуатации вскрываемые участки практически полностью лишаются коренных сообществ. При разработке вскрышных пород и при их перемещении растительный покров уничтожается полностью, его восстановление начинается с нулевого старт-момента. Несмотря на то, что изучению сингенетических сукцессии на нарушенных промышленностью землях посвящено много научно-исследовательских работ, для Уральского региона проблема формирования флоры и растительности на нарушенных золотодобычей землях мало изучена и остается актуальной.
Большое значение приобретает изучение формирующихся фитоценозов с точки зрения их организации, структуры и рационального использования в интересах здоровья человека и его хозяйственной деятельности. Проблема рекультивации таких техногенных новообразований осложняется прежде всего тем, что технология проведения ре культивационных мероприятий на влажных гидроотвалах практически не отработана и поэтому, несомненно, актуальна.
Цель и задачи исследования.
Основная цель исследования — изучение закономерностей формирования 4/' флоры и растительности в процессе естественного самозарастания на полигонах золотодобычи и разработка методов биологической рекультивации влажных гидроотвалов.
Для этого необходимо было решить следующие задачи: 1. Изучить особенности формирования флоры гидроотвалов в процессе 1 самозарастания. j^ 2. Выявить основные закономерности восстановительных сукцессии на гидроотвалах.
Сравнить особенности сукцессии на рекультивированных и нерекультивированных участках гидроотвалов.
Дать характеристику и оценку состояния культур фитоценозо в многолетних трав, используемых в целях биологической рекультивации.
Научная новизна
Впервые проведено многолетнее исследование формирования флоры и растительности на глинистых гидравлических полигонах после разработки золотой россыпи, расположенной на Среднем Урале. Изучены процессы естественного зарастания участков гидроотвала без нанесения и с нанесением слоя торфа. Прослежена динамика видового состава формирующихся фитоценозов, проанализированы хроноклины постоянства и доминирования видов растительных сообществ формирующихся фитоценозов. Изучены структура и темпы формирования ценопопуляций і видов многолетних трав, рекомендуемых для биологической рекультивации гидроотвалов золотодобычи.
Теоретическая значимость работы. Работа выполнялась как раздел комплексных исследований по темам: «Разработка способов биологической рекультивации на нарушенных промышленностью землях»; «Исследование состава, структуры и биоразнообразия фитоценозов техногенных ландшафтов (на примере Урала)» Проблемной лаборатории антропогенной динамики экосистем и биологической рекультивации при кафедре экологии УрГУ в рамках программы НИР лаборатории, а также в рамках программы РФФИ «Урал» грант № 01-04-96426, грант № 04-04-96136.
Полученные результаты позволяют ближе подойти к решению научной проблемы комплексной оценки восстановительных сукцессии растительного покрова на нарушенных промышленностью землях как части фундаментальной проблемы восстановления автотрофного блока техногенных экосистем. Научные результаты имеют теоретическое значение в качестве экологической основы биологической рекультивации земель, нарушенных разработкой россыпных месторождений золота.
Практическая значимость работы.
Материалы диссертации содержат оценку современного состояния растительного покрова на нарушенных при золотодобыче землях. Представляет интерес возможность произрастания на полигонах ряда редких видов семейства орхидных.
Показана возможность рекультивации глинистых гидроотвалов без нанесения плодородного грунта (торфа), что значительно удешевит затраты на ее проведение. Дана оценка экспериментального опыта посева многолетних трав как одного из методов биологической рекультивации среднеглинистых и тяжелосуглинистых субстратов.
Сведения о разнообразии и динамике растительности гидравлических полигонов золотодобычи, а также собранный научный гербарий используется в учебной и научной работе кафедры экологии Уральского госуниверситета.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Зарастание глинистых гидравлических полигонов идет по лесному типу, продолжительность стадий сукцессии зависит от экологических условий местообитания.
2. При нанесении торфа на глинистый субстрат процесс самозарастания задерживается на стадии простой и сложной группировки (на 3—5 лет), формируются фитоценозы малоценные в хозяйственном отношении.'
3. Посев многолетних трав ускоряет формирование травянистых -4^,- фитоценозов, изменяет их структурно-динамическую организацию, но замедляет лесное возобновление.
Апробация. Основные положения диссертационной работы были представлены на Международном совещании «Биологическая рекультивация нарушенных земель» (г. Екатеринбург, 26-28 августа 1996 г.), на научной конференции «Б.П. Колесников - выдающийся отечественный лесовед и _У эколоо> (г. Екатеринбург, 7-8 декабря 1999 г.), на Международном совещании «Проблемы охраны растительного мира Сибири» (г. Новосибирск, 21-24 августа 2001 г.)> на Всероссийской конференции «Экологические проблемы промышленных регионов» (г. Екатеринбург, 12— 14 марта 2004 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация ландшафтов и рекреационных зон на зональных нарушенных землях» (г. Воронеж, 22-24 сентября 2004 г.), доложены на Всероссийской конференции «Экология промышленного региона и экологическое образование» (г. Нижний Тагил, 29 ноября-1 декабря 2004 г.), на Международной научно-практической конференции «Экология фундаментальная и прикладная: проблемы урбанизации» (г. Екатеринбург, 3-4 февраля 2005 г.).
Геоморфологическая характеристика месторождения
Россыпные месторождения золота на Урале приурочены к отложениям речных долин различного возраста, особенно мезозойским и четвертичным, и связанных с разными морфологическими элементами этих долин (русловые, террасовые и т. д.) (Урал и Приуралье, 1968).
Шуралино-Ягодное месторождение приурочено к Невьянско-Контуровской эрозионно-структурной мезозойской депрессии и является полихронным (верхний олигоцен-неоген-голоцен). Оно расположено на сочленении двух реликтовых долин: Шуралино-Столбянской олигоценового возраста и Южно-Шуралино-Курьинской плейстоценового возраста.
Шуралино Ягодное месторождение россыпного золота было разведано в 1971-1975 гг. Месторождение россыпного золота Шуралино-Ягодное входит в группу Невьянских россыпей и представлено 2 примыкающими друг к другу россыпями: Шуралинскои и Ягодной с логами Ивановским, Средним, Ягодным и Левым Ягодным (Разработка..., 1980).
Россыпь сложена существенно глинистыми аллювиальными и делювиально-пролювиальными отложениями олигоцен-неоге нового возраста общей мощностью до 10-15 м. Подчиненную роль играют плейстоцен-голоценовые глины мощностью 1-5 м. В отдельных глубоко врезанных и узких карстовых впадинах сохранились нижнеюрские делювиально-пролювиальные и карстовые осадки. Основным металлоносным горизонтом являются делювиально-пролювиальные отложения плиоценового возраста, заполняющие тальвеги долины и оперяющих ее ложков. В отдельных глубоко врезанных и узких карстовых впадинах сохранились нижнеюрские делювиально-пролювиальные и карстовые осадки. В геологическом строении месторождения принимают участие зеленокаменные породы верхнее илурийско-нижне девонского возраста, перекрытые чехлом мезокайнозойских отложений. Пространственно месторождение представляет собой единое геологическое тело, имевшее общий источник питания металлом и залегающее в одной структуре. Основными металлоносными горизонтами являются для ШуралинскоЙ россыпи — верхнеолигоценовый и среднеплейстоценовый, для Ягодной с логами — верхнеолигоценовый, неогенный и верхнеплейстоцен-голоцен. Верхние слабо золотоносные рыхлые отложения представлены (сверху вниз) запесоченными глинами средней мощности (около 6 м), далее идут алевролитовые глины (12-14 м) и ниже располагаются гравийно-галечниковые отложения с прослоями глины и глинистого песка (до 4 м).
По ШуралинскоЙ россыпи продуктивный пласт представлен, в основном, легкопромывистыми галечниками, приуроченными к нижней части россыпи.
Продуктивные отложения Ягодной россыпи труднопромывистые и представлены, в основном, глинистыми грунтами. Суммарный продуктивный пласт имеет не выдержанную мощность, в среднем составляет 8,2 м.
Плотик россыпи относительно ровный и почти повсеместно сложен глинистыми и глинисто-щебенистыми корами выветривания плагиоклазовых и уралитовых порфиритов и их туфов с редкими линзами известняков.
Плотные коренные породы ограничены. Глубина коры выветривания пород плотика в среднем составляют более 2 м.
Основными полезными ископаемыми является золото, редко платина (0,02 %). Помимо золота в шлихах присутствуют в непромышленных количествах циркон, монопит, рутил, ильменит, хромит и др. 23. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ
По техно-рабочему проекту Уральского ОКП (Разработка..., 1980) Шуралино-Ягодное месторождение россыпного золота разрабатывалось экскаваторно-гидравлнческим способом. Пустые породы складировались в гидроотвал (осадконакопитель). Для организации оборотного водоснабжения и складирования хвостов предусматривались водохранилища (отстойники).
К моменту исследования гидроотвал представлял собой сеть подсохших, частично подсохших и обводненных гидравлических полигонов разных лет отработки, закрытых водонепроницаемыми дамбами из вскрышных пород. По расположению на рельефе местности гидроотвал относится к нагорным, общий уклон поверхности направлен в сторону подножия склона. В составе гидроотвала 6 гидравлических полигонов. Общая площадь гидроотвала составляет более 100 га.
Началом формирования растительности на гидроотвале считаем 1984 г., в котором было завершено строительство южной части ограждающей дамбы до проектных отметок и начато последовательное заполнение полигонов пустыми породами. Строительство ограждающих дамб было продолжено также в 1988 г. (разделительная дамба и западная часть ограждающей дамбы), 1990 г. (восточная часть ограждающей дамбы) и 1995 г. (северовосточная часть ограждающей дамбы).
С 1988 г. начато постепенное закрытие отработанных гидравлических полигонов. В 1992 г. были проведены следующие мероприятия технической рекультивации: планировка 2-х внутренних дамб и нанесение на одну из них торфа мощностью слоя 10-20 см. На другой разровненной дамбе гидроотвала в 1993 г. были заложены экспериментальные посевы многолетних трав (7 видов) с целью применения метода ускоренной рекультивации (без нанесения плодородного грунта) с использованием микробиологического препарата «БИОР-АВ» института ВНИОСуголь (г. Пермь) на малопригодном глинистом субстрате дамбы гидроотвала. В 1995-1996 гг. складирование гидравлических хвостов на полигоны было прекращено и проведены дополнительные мероприятия по оптимизации нарушенных земель: разровнена восточная ограждающая дамба с формированием плоской поверхности, а западная и северная дамбы вскрыты для отвода паводковых и ливневых вод. 2.4. ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТКОВ ИССЛЕДОВАНИЯ На гидроотвале Шуралино-Ягодного россыпного месторождения золота было рассмотрено 4 варианта местообитаний (экотопов): гидравлические полигоны, подпорные дамбы, рекультивированный участок на полигоне, рекультивированный участок на дамбе.
Схема расположения гидроотвала и участков исследования приведена в Приложении 1, рис. 1.
Гидравлические полигоны составляют до 70 % общей территории нарушенных земель. Основной формой рельефа полигонов являются — западиннообразные днища более или менее округлой формы с внутренними откосами, имеющими незначительную высоту (1,5-5,0 м) и крутизну (до 20).
По степени влажности субстрата на полигонах различали следующие зоны: (а) неглубокие водоемы в замкнутых понижениях; (б) прибрежную (переувлажненную) зону водоемов; (в) подсыхающие территории.
В подсыхающей зоне 3-х гидравлических полигонов выделены участки с окончанием намывных работ в 1988, 1990, 1992 гг. Соответственно началу периода зарастания им были даны обозначения П-88, П-90, П-92.
Подпорные дамбы составляют до 20 % нарушенной территории. Морфометрия рельефа дамб различная - от близко к естественной (высота 0— 1,5 м, крутизна до 5-15 ) в восточной части гидроотвала до средней (высота 5-Ю м, крутизна до 30) в западной. Ширина дамб составляет в среднем 6 м. Для сравнительной характеристики темпов зарастания рассматривали дамбы с разными сроками отсыпки и местоположением: внутренние (1990, 1992 гг.) и внешнюю (1995 г.) из глинистых пород, обозначенные соответственно Д-90, Д-92 и Д-95.
Экологическая характеристика объекта исследования
Гидроотвал Шуралино-Ягодного месторождения россыпного золота расположен в пределах буферной зоны Кировградского медеплавильного комбината (5 км) и Невьянского цементного завода (10 км).
Валовые выбросы Кировградского медеплавильного комбината за 1995 г составляли 49,7 тыс. тонн (Государственный доклад..., 1996). В последующие годы количество выбросов загрязняющих веществ сократилось до 30 тыс, тонн ежегодно. Из них 2400 тонн составляют твердые (пыль, аэрозоли, в том числе соединения меди, свинца, мышьяка и др.), около 2600 тонн — газообразные (сернистый ангидрид, окись азота). Соотношение разных форм рассеивающихся металлов меняется по мере удаления от источника; с увеличением расстояния возрастает относительное содержание водорастворимых соединений, являющихся самой опасной фракцией.
Растения являются первичными продуцентами, основой трофической структуры и всего существования биоценоза. Следовательно, именно растения являются звеном, вовлекающим элементы, в том числе токсичные, в био геохимические циклы и передающим их по пищевым сетям (Комов, 2001). Для характеристики состояния почвенного питания растений, а также оценки качества растительной продукции, были выполнены рекогносцировочные исследования по содержанию и накоплению макро- и микроэлементов в субстрате ключевых участков гидроотвала и в растениях экспериментальных посевов (Филимонова, 2005а) Пробы были взяты в 1996 и 2000 гг. Подвижные формы тяжелых металлов (меди, никеля и цинка) извлекались из субстрата аммонийно-ацетатным буферным раствором с рН — 4,8 и определялись на атомноадсорбционном спектрофотометре СІ 15М1. Выявлено, что глинистые субстраты гидроотвала Шуралино-Ягодного месторождения золота характеризуются повышенным содержанием водорастворимых форм тяжелых металлов особенно меди, цинка, никеля, марганца и кадмия (табл. 2.5.1). Химический состав культурных видов многолетних трав, выращенных на гидроотвале, характеризуется пониженным содержанием макроэлементов (К, Са, Na, Mg), и высоким содержанием микроэлементов (табл. 2.5.2).
Рассмотрены следующие экологические характеристики, непосредственно оказывающие влияние на рост и развитие растений: эдафические условия, особенности водного режима, агрохимические свойства субстрата.
Особенности эдафических условий
Глины образованы чрезвычайно мелкими по размеру микрокристаллами глинистых минералов, которые во многом определяют свойства этих пород. Обычно размер микрокристаллов этих минералов в глинах не превышает нескольких микрон. Частицы глинистых минералов имеют преимущественно пластинчатую форму (Соколов, 1996). У некоторых глинистых минералов (каолинит, гидрослюда, хлорит) связь между слоями достаточно прочна, в этом случае, внутрикристаллическое набухание отсутствует. У других минералов (монтмориллонит, нонтронит) связь между слоями менее прочная, при гидратации таких минералов молекулы воды и обменные катионы могут проникать в межслоевое пространство и существенно увеличивать межслоевое расстояние, обусловливая этим большое внутри кристаллическое набухание (Осипов, Соколов, Румянцева, 1989).
Глинистые минералы обладают ярко выраженными ионно-обменными свойствами, что совместно с малым размером частиц и высокой удельной поверхностью (суммарной площадью поверхности частиц в единице массы породы) определяет их повышенную адсорбционную способность. Это замечательное свойство позволяет использовать глины как природные высокоэффективные сорбенты для защиты почв, грунтов и подземных вод от техногенных загрязнений.
Одним из свойств глинистых пород является набухаемость, которое необходимо учитывать при проведении строительных работ и эксплуатации инженерных сооружений. Под набухаемостью понимают способность глинистых пород увеличивать объем в процессе взаимодействия с водой или водными растворами (Грунтоведение, 1971). Процесс набухания сопровождается увеличением влажности, объема породы и возникновением давления набухания. Наибольшим набуханием обладают глинистые породы, в составе которых монтмориллонит, наименьшим - каолинит.
Подобные изменения микроструктуры обусловливают высокую пористость набухших глин, которая в конце процесса набухания может достигать 85—90 %. Степень набухания (относительное изменение объема) описанной монтмориллонитовой породы за 94 ч набухания составила 350 % (Соколов, 1996).
Формирование растительности на гидроотвале
В период 1994-2004 гг. проведено исследование по проблеме изучения первичных и восстановительных сукцессии на гидроотвале золотодобычи.
При разработке водой вскрышной толщи месторождения и далее при перемещении породы растительный покров уничтожается полностью, поэтому считаем, что формирование растительности на данных нарушенных территориях начинается с нулевого старт-момента. Дальнейшее изменение видового состава растительных сообществ представляет собой один из вариантов стихийной антропогенной эволюции растительности (Миркин, Наумова, Соломещ, 2000).
Первоначально растительность, в основном, из растений эрозиофилов, начинает поселяться на откосах и поверхности дамб гидроотвала, верхнем крае полигона, распространяясь по линии отступления воды и подсыхания его поверхности.
По береговой линии оставшихся водоемов первыми поселяются виды азональной растительности такие, как Phragmites australis, Typha angustifolia и Т. latifolia, Alisma plantago-aquatica. В 1994 году было отмечено всего 9 видов растений гелофитов, к 2004 их число увеличилось до 20 видов.
В глубоких водоемах с 5-го года появляется водная растительность, формируются сообщества гидрофитных растений с участием Potamogeton gramineus, P. pectinatus, P. perfoliatus, Batrachium circinatus, B. eradicatum, Lemna minor, Myriphyllum verticillatum и др.
Неглубокие водоемы к 10-ти годам зарастают полностью с образованием сомкнутых одновидовых рогозовых сообществ и тростниково-рогозовых маловидовых сообществ и заболачиваются.
В переувлажненной прибрежной зоне первоначально формируются травянистые сообщества гигрофитной и гидрофитной растительности с доминированием Phragmites australis, переходящие к 15-20 годам в низкорослые ивняки (Salix myrsinifolia, S. caprea, S. triandra) ситниково-тростниковые и злаково-тростниковые с участием берез пушистой и повислой (Betula pubescens, В. pendula).
На исследованных подсохших и рекультивированных участках гидроотвала формирующиеся растительные сообщества различались по проективному покрытию, сложению и видовому составу (табл. 5.1.1) и показателям биоразнообразия (табл. 5.1.2).
Формирование растительности на гидравлических полигонах
Участок на полигоне ГТ-92. На начало исследований (1994 г.) период самозарастания участка составлял 3 года. В ходе геоботанического обследования отмечено формирование сложной жерушниково-равнолисохвостово-мать-и-мачеховой группировки с доминированием видов - Tussilago farfara (обилие по шкале Друде Copi), Amoria repens, Lepidotheca suaveolens, Trifolium pratense соответственно (Spgr), Alopecurus aequalis, Rorippa palustris (Sp). Высокую встречаемость имели такие виды, как Tussilago farfara (92 %), Rorippa palustris (31 %), Polygonum aviculare (27 %), Tripleurospermum perforatum (24 %) Alopecurus aequalis (20 %) Общее проективное покрытие (ОПП) участка растительностью составляло 13 %. На 5-6-й год формирования из травостоя выпадают виды гигрофиты — Typha angustifolia, Eleocharis palustris, Alopecurus aequalis и мезогигрофиты -Ranunculus sceleratus, Rorippa palustris.
Через 10 лет в 2004 г. на участке полигона П-92 было отмечено формирование разнотравно-злаково-бобового фитоценоза (ОПП 15 %) группового сложения. Высокими обилием и встречаемостью обладали следующие виды: Trifolium pratense (обилие Сорз, встречаемость 98 %), Роа palustris (соответственно Сор2-Сор3, 93 %), Calamagrostis epigeios (Copj-Cop2, 84 %), Tussilago farfara (Copi-Cop2, 80 %), Cerastium holosteoides (Sp, 71 %), Melilotus albus (Sp-Copi, 49 %), Artemisia vulgaris (Sp, 48 %), Achillea millefolium (Sp-Copi, 36 %), Tanacetum vulgare (Sp, 36 %), Lathyrus pratensis (Copi Cop2, 33 %), Lathyrus pisiformis (Sp, 29 %). Количество видов, произрастающих на стационарных площадках, уменьшилось с 49 до 31 вида, в основном, за счет выпадения из травостоя сорных и сорно-рудеральных однолетних видов (табл. 5.1.1). Среднее количество видов, произрастающих на площади 0,25 м , увеличилось с 2,5 до 8,4, на площади 100 м почти не изменилось (табл. 5.1.2).
Участок полигона П-90. Рельеф западинный с небольшим уклоном в северном направлении в сторону водоема. В первые годы наблюдений
отмечалось растрескивание поверхностной корки (0-2 см) субстрата с образованием глубоких трещин.
Через три года формирования растительности общее проективное покрытие ее на участке составило 5—10 %. Распределение растительности по площади участка равномерное. Сформировался низкий травостой в один ярус из мать-и-мачехи по высоте равный 15-20 см. Стадия сингенеза растительности характеризуется как переходная стадия от простой мать-и-мачеховой группировки к сложной разнотравной фуппировке, на участке сформировались сложные разнотравно-мать-и-мачеховые группировки, Аспект создавала мать-и-мачеха (Copi-Cop2, 100 %), несмотря на низкое обилие, высокой встречаемостью обладали виды: Роа palustris (20 %), Artemisia absinthium (22 %), Lepidotheca suaveolens (42 %), Tripleurospermum perforatum (29 %).
Дальнейшее формирование растительности характеризуется активным появлением всходов эрозиофильных ивовых кустарников пойменной (Salix triandra, S. myrsinifolia, S. viminalis, S. dasyclados) и лесоболотной (Salix caprea, S. pentandra, S. rosmarinifolia) экологии (Кулагин, 1982). Из них наиболее часто встречались 4 вида со следующим долевым участием: Salix dasyclados (53,2 %), S. triandra (34,1 %), S. caprea (10,6 %) и S. myrsinifolia (2,1 %).
На стадии сложной группировки (4-5 год формирования) отмечается внедрение бобовых видов-эксплерентов Trifolium pratense, Melilotus albus, Amoria repens (Trifolium repens) и злаков Роа palustris и Calamagrostis epigeios (Филимонова, 2004). Взрывообразное разрастание бобовых видов становится возможным при условии обильного увлажнения, пониженных температур и недостаточности азотного питания (Куркин, 2002),
С 6-го года формируются 3-х ярусные злаково-мать-и-мачехово-бобовые фитоценозы с общим проективным покрытием (01 ill) 80-85 %. Количество ценотически значимых видов (с обилием выше sp) увеличивается с 4 (в 1994 г.) до 10 (в 2004 г.). Размещение растений на площадках более равномерное (коэффициент пестроты сложения увеличился с 27 до 34) (табл. 5.1.1.). Среднее количество видов, произрастающих на площади 0,25 м2 увеличилось с 3,6 до 8,1, на площади 100 м2 - с 25 до 35 видов. Аспект создается бобовыми: клевер луговой (Сорг-Сорз, 98 %) клевер ползучий (Sp, 51 %). Несмотря на большое обилие и встречаемость у мать-и-мачехи (Сор2-Сор3, 96 %), ее относительное проективное покрытие в фитоценозе снизилось с 70 % (5-ый год формирования растительности) до 20 % (12-ый год). Повысили обилие и встречаемость вейник наземный (Сор2) 98 %), мятлик болотный (Сор2, 82 %) (рис. 5.1 Л), а также виды, распространившиеся с посева, тимофеевка луговая (СоргСор2, 73 %), ежа сборная.
Эколого-биологическая характеристика использованных видов многолетних трав
При биологической рекультивации нарушенных промышленностью земель широко применяются культурные виды многолетних трав и их %/си а бис травосмеси. Подбор видов определяется помимо климатических -реєуреов района расположения нарушенных земель и экотопического режима эколого биологическими свойствами растений. Первое характеризует отношение растений к условиям произрастания, второе — приспособления, обеспечивающие растениям возможность произрастать и размножаться в определенных условиях среды. К биологическим свойствам Т. А. Работнов (1974) относит: длительность жизни, способы размножения, ритм сезонного развития и др. Овсяница луговая (Festuca pratensis Huds.) - высокорослое, многолетнее травянистое поликарпическое рыхлодерновинное растение с вневлагалищным и внутривлагалищным типами возобновления побегов. При хороших условиях питания образуются преимущественно внутривлагалищные побеги, при плохих — вневлагалищные (Диагнозы и ключи..., 1980). Овсяница луговая относится к злакам озимого типа, к группе длиннодневных растений. Обладает мощной, рыхлой мочковатой корневой системой, которая располагается, главным образом, в 25—30 см слое почвы. В условиях лесной зоны на подзолистых почвах корневая система ее достигает 160 см. Масса корней у овсяницы луговой превышает надземную массу (Корякина, 1964).
Полного развития достигает на 2-3 год после посева. При посеве в травостоях держится 6-8 лет; внесением удобрений и соответствующим уходом срок пребывания в травостое может быть продлен до 12-15 лет и более (Ларин, 1964; Андреев, 1966). Общая продолжительность онтогенеза 6-20 и более лет (Диагнозы и ключи ..., 1980).
Влаголюбивое растение, на засухи реагирует отрицательно. Выносит длительное затопление талыми водами. Морозостойка, хорошо переносит поздние весенние заморозки. Склонна к полеганию. Овсяница луговая предпочитает почвы богатые, суглинистые, умеренно влажные. Меньшее распространение имеет на супесчаных и песчаных почвах. Прекрасно растет на поемных лугах и в центральной части поймы достигает большего участия в травостое (от 20 % до 70 % по весу от общей массы урожая). Эта культура получила широкое применение как на минеральных, так и на торфяных почвах (Кормовые растения ..., 1950).
Овсяница луговая является районированным для Свердловской области видом луговых злаковых трав. Она урожайна, хороший структур ообразователь почвы, сено овсяницы имеет высокую питательную ценность (на абсолютно сухое вещество оно содержит 11 % белка, 3,35 % водорастворимых углеводов, 25,4 % клетчатки, 7,7 % золы). Поэтому настоятельно рекомендуется в качестве компонента травосмесей на земельных участках с достаточным увлажнением (Лебедев, Углов, 1961).
Овсяница тростниковая (Festuca arundinacea Schreb.) - многолетний верховой злак до 1,5 м высотой. Верховые травы отличаются высокими побегами (100 см и более), крупными листьями, незначительной кустистостью.
Область распространения: почти вся Западная Европа, Прибалтийский край, запад и юг России, Крым, Кавказ, Северная Африка. На Среднем Урале в диком виде не произрастает.
Овсяница тростниковая перспективна для создания газонов на тяжелых по механическому составу почвах (Мыцык, 1977). Введена в культуру в США.
Экологическая характеристика овсяницы тростниковой составлялась по материалам исследования этой культуры на отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины Кузбасса (Шеремет, 2003),
По данным А. В. Куминовой (1960), средняя высота травостоя овсяницево-разнотравных лугов Кемеровской области составляла 40 см. Максимальная высота травостоя лугов этого типа по Сибири составляет 70-90 см (Павлова, 1980). Средняя высота травостоя в посевах овсяницы тростниковой на отвалах в лесостепной зоне Кузнецкой котловины составила 127 см., максимальная высота в период с 1990-1999 гг. изменялась от 90 до 180 см.
Овсяница тростниковая в чистых посевах является мощным эдификатором уже на начальных этапах формирования агрофитоценоза. Исходя из многолетних наблюдений, отмечено, что конкурировать в «захвате» территории с ней не может ни один вид, произрастающий на отвалах.
Овсяница тростниковая, произрастающая на нарушенных землях Кузбасса, обладает высокой жизненностью и конкурентноспособностью. Ее агропопуляции дефинитивны (т. е, не зависят от заноса семян извне и способны к само поддержанию семенным путем), неполночленные (присутствуют не все возрастные группы) с постепенным смещением возрастного спектра вправо. Особи этого вида в чистых посевах имеют больший диаметр дерновин и большее число генеративных побегов. Овсяница тростниковая рекомендована к использованию на спланированных вскрышных отвалах разрезов Кузбасса для создания устойчивых высокопродуктивных сообществ (Шеремет, 2003).
Ежа сборная (Dactylis glomerata L.) - многолетнее поликарпическое рыхлодерновинное растение с внешневлагалищным и внутривлагалищным типами возобновления побегов. Стебли высотой 120 см и более, хорошо облиственны. Вегетативные побеги розеточные, генеративные -полурозеточные поли циклические (Диагнозы и ключи..., 1980). Развивает мощную корневую систему, которая проникает в почву на 1 м и глубже, но основная масса корней расположена в верхнем слое почвы.
Интенсивное побегообразование наблюдается преимущественно весной перед цветением и в конце вегетационного периода. Зона кущения расположена близко к поверхности почвы (Ценопопуляции растений..., 1976).
Засухоустойчивость и зимостойкость ежи сборной сравнительно невысокие. Лучше всего растет на суглинистых почвах, богатых перегноем, на кислых и заболоченных не удается (Андреев, 1966).
Дает высокие урожаи при достаточном увлажнении, но не выносит длительного затопления. В травостое сохраняется до 8 лет. Наиболее высокие урожаи получают на второй и третий год жизни. Урожай сухой массы достигает 50-60 ц/га. Отличное кормовое растение, широко используется при создании искусственных сенокосов и пастбищ.
Кострец безостый (Broraopsis inermis (Leyss.) Holub) — самый ценный в кормовом и мелиоративном отношении корневищный злак. В диком состоянии широко распространен на природных лугах Урала. Часто поселяется естественным путем на отвалах горнодобывающей промышленности благодаря своей широкой пластичности и приспособляемости.
