Биологическая рекультивация нарушенных земель на Енисейском Севере

Полученные данные свидетельствуют о том, что на Крайнем Севере в условиях короткого вегетационного периода внесение азота в дозе N60 по фону Р60К90 под первый укос было недостаточным для формирования высокого урожая во втором укосе. В то же время азот в дозе N60, внесенный дополнительно после первого укоса под второй укос по фону №оРбоК9о, полностью растениями не используется из-за короткого периода вегетации, сокращения длины дня во второй половине лета и снижения интенсивности освещения. Вследствие этого луговые травы во второй укос не успевают сформировать полноценный урожай сухой растительной массы. Все это говорит о невысокой эффективности двуукосного использования пойменных сенокосов в приполярных и заполярных районах Енисейского Севера.

Таким образом изучение интенсивного использования травостоев показало, что при одноукосном использовании сенокосов в фазу начала созревания лисохвоста лугового по фону минеральных удобрений №оРбоК9о и ^2оРбоК9о формируется урожай сухой массы 42,5-43,6 ц/га, при 21,2 ц/га на контроле. В сухой массе корма содержится 31о,1-349,7 кг/га переваримого протеина и 19,2-24,5 ц/га кормовых единиц. В ботаническом составе удельный вес злаков достигает 58-73%, разнотравья 41-27%. При заготовке сена сухая масса с таким ботаническим составом хорошо сохнет, транспортируется и хранится длительное время, не запревает и не портится.

При двуукосном использовании трав по фону минеральных удобрений в этих же дозах урожайность лугов снижается до 28,5-31,2 ц/га. В сумме за два укоса содержание переваримого протеина в корме составляет 266,8-343,6 кг/га, а сбор кормовых единиц - 2о,4-24,1 ц/га. В ботаническом составе травостоя содержится 65-77% злаков и 44-35% разнотравья. Изучение выноса питательных веществ с урожаем трав показывает, что он при одноукосном использовании травостоя выше, чем при двуукосном. Это значит, что после первого укоса в условиях короткого и холодного северного лета и пониженной освещенности у растений не хватает времени для формирования полноценного урожая сухой массы во втором укосе.

Трехукосное использование лугов для хозяйств Енисейсого Севера неприемлемо, так как после его применения верховые злаки вытесняются низовыми и сенокосные угодья превращаются в пастбища.

Литература

1. Афанасьева, Т.А. Некоторые вопросы внекорневого питания кормовых культур в условиях Заполярья: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук / Т.А. Афанасьева. - Норильск, 1971. - 16 с.

2. Ивановский, А.И. Полевое травосеяние на Крайнем Севере: мат-лы VI расширенной сессии ученого совета НИИ полярного земледелия, животноводства и промыслового хозяйства / А.И. Ивановский. - Л., 1954. - Вып. III. - С. 68-82.

3. Якушев, В.Д. Продуктивность пойменных лугов в зависимости от уровня азотного питания и режимов использования травостоев / Д.В. Якушев, В.И. Аржаков // Кормопроизводство на Крайнем Севере. - М.: Колос, 1981. - С. 96-1 о3.

4. Методика опытов на сенокосах и пастбищах. Ч! - М., 197о. - 182 с.; ЧЛ. - М., 1971. - 176 с.

5. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина. - М.: Изд-во МГУ, 197о.

- 342 с.

---------♦-----------

УДК 502.654 (1-17) Н.А. Сурин, В.М. Зеленский

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ НА ЕНИСЕЙСКОМ СЕВЕРЕ

Представлены результаты исследований по биологической рекультивации нарушенных земель в арктических тундрах Крайнего Севера с применением низовых многолетних злаковых трав и внесением минеральных удобрений.

Территория Таймырского Долгано-Ненецкого муниципального района расположена за Полярным кругом и занимает площадь 862,1 тыс. км2. Здесь активно ведет добычу и переработку руд цветных металлов Заполярный филиал ОАО «Горно-металлургическая компания «Норильский никель». Запасы природного

газа осваивают ОАО «Норильскгазпром» и ОАО «Таймыргаз», нефти - ОАО «Таймырская нефтяная компания», запасы гидроэнергоресурсов - ОАО «Каскад Таймырских ГЭС».

По данным В.А. Савченко, только предприятиями Заполярного филиала ОАО «ГМК «Норильский никель» ежегодно выбросы в атмосферу вредных для окружающей среды веществ составляют свыше 2 млн тонн, а с хвостохранилища Норильск-1 в атмосферу в год уносится ветром свыше 12 тыс. тонн вредной пыли. В результате аэротехногенного воздействия площадь погибших лесов в Таймырском муниципальном районе составляет 6оо тыс. га; на обширных территориях (2,5 млн га) происходит усыхание деревьев и кустарников; всего же древесная и кустарниковая растительность повреждена на площади до 7 млн га.

В результате поступления в Норило-Пясинскую водную систему вредных сточных вод с хвостохрани-лищ наблюдается омертвление озер, потеря их рыбохозяйственного значения на площади свыше 2оо тыс. га.

По данным районного комитета по земельным ресурсам в результате деятельности ЗФ ГМК «Норильский никель» из сельскохозяйственного оборота исключено более 2о млн га оленьих пастбищ. Под воздействием транспорта нарушен растительный покров, главным образом лишайников, на площади около 1 млн га. За последние 2о лет за счет комплекса антропогенных факторов происходят активные процессы делихенизации (деградации) лишайниковых кормов. В результате оленеемкость пастбищ, закрепленных за хозяйствами, снизилась на 52,5% [1].

Поэтому вопросы биологической рекультивации нарушенных земель с целью восстановления их растительного покрова для Таймыра являются актуальными.

Условия и методика исследований. Исследования по биологической рекультивации нарушенных земель проводились в 2оо1-2оо5 годах на территории Пеляткинского ГКМ (газоконденсатное месторождение).

Климат района суровый, средняя годовая температура воздуха равняется минус 1о,7°С. Средняя температура июля плюс 12,о°С, января - минус 26,о°С. Сумма температур выше +5°С составляет 831° (82 дня) и выше +1о°С - 571° (48 дней). Устойчивый снежный покров лежит в среднем 237 дней. Осадков за год выпадает 284 мм, за вегетационный период (июль-август) - 134 мм, или 47% от среднегодового их количества.

Пеляткинское ГКМ расположено в зоне вечной мерзлоты. Многолетне мерзлые грунты обладают термической нестабильностью. При нарушении почвенно-растительного покрова они оттаивают, переувлажняются и при механических нагрузках переходят в тиксотропное состояние, что способствует развитию эрозионных процессов и образованию болот. Почвы характеризуются нейтральной или слабокислой реакцией почвенного раствора, рН от 5,8 до 6,6. Содержание гумуса в слое о-1о см - 2,4-3,8%, в слое Ю-2о см - 2,32,4 см. Содержание легко гидролизуемого азота низкое - 4,8-6,7 мг/1 оо г почвы, подвижными формами фосфора обеспечены хорошо 16,8-33,о мг/1 оо г почвы и недостаточно обменным калием 8,о-1о,о мг/1оо г почвы.

Опытный участок располагается на пологой гриве между небольших озер. Растительность - изреже-на и состоит из малопродуктивных видов - полевицы якутской (Agrost^s ]асиЯса), мятлика арктического (Poa агсИса R.), хвоща полевого (Eguisetum arvense I-.), звезчатки цветоножковой ^еНапа peduncularis). Участие других видов - незначительно.

Многолетний стационарный опыт и сопутствующие наблюдения проводили по «Методике опытов на сенокосах и пастбищах», «Программе и методике проведения научных исследований по луговодству». Отбор и химический анализ почвенных и растительных образцов - по общепринятым методикам [2-4]. Размещение вариантов в опыте систематическое, площадь опытной делянки 5о м2, повторность - четырехкратная.

Для подсева в дернину использовали многолетние низовые злаковые травы - овсяницу красную и мятлик луговой. О целесообразности использования этих видов злаковых трав для рекультивации нарушенных земель в тундровой и лесотундровой зонах Ямало-Ненецкого автономного округа свидетельствуют работы А.Н. Тихановского и др. [5-6].

Нами изучались летний и осенний подсевы трав в дернину. Многолетние травы высевали осенью -1о сентября 2оо1 года, и летом - 15 июля 2оо2 года. Для ускоренного формирования плотной дернины норму высева применили повышенную, как при создании газонов - 2оо кг/га [7-8]. Способ посева трав разбросной, поверхностный (вручную), так как применение сельскохозяйственной техники в зоне арктических тундр исключается ввиду высокой влажности почвы.

Минеральные удобрения в дозах №оР6оК9о и ^2оР6оК9о вносили ежегодно в полном объеме, во второй декаде июня, в период отрастания многолетних трав. В опытах использовали аммиачную селитру, двойной суперфосфат и хлористый калий.

Изучали динамику высоты травостоя и его проективное покрытие. Ботанический состав определяли путем разбора растительных образцов на хозяйственно-ботанические группы (злаки, в том числе сеяные, разнотравье и хвощ), скошенных со стационарной площадки 1 м2 в двух несмежных повторениях. Для изучения плотности травостоя на постоянных площадках 20х20 см отбирали растительные образцы в четырехкратной повторности. Учет урожая осуществляли при скашивании травостоя со всей площади делянки и взвешиванием скошенной массы. На усушку и химический анализ отбирали растительные образцы весом 1 кг зеленой массы. Почвенные образцы на химический анализ отбирали осенью.

Результаты исследований. Посеянные летом 2002 года семена мятлика лугового и овсяницы красной дали массовые всходы на 10-12 день (25-27 июля). Посеянные осенью 2001 года многолетние травы всходили в первой половине второй декады июня 2002 года, одновременно со всходами естественных трав. В последующие годы отрастание многолетних трав на всех опытных делянках происходило без отклонений. К концу вегетации на вариантах с удобрениями высота побегов достигала 34-40 см, без удобрений 1622 см. Наиболее интенсивный рост побегов отмечался в третьей декаде июня: на вариантах с внесением удобрений - до 3,0-4,0 см в сутки, без удобрений - до 1,3-2,2 см. Интенсивное нарастание биологической массы трав наблюдалось до третьей декады августа, затем прекращалось.

В подсеяном травостое при густом стоянии растений у мятлика лугового преобладали укороченные вегетативные побеги. Овсяница красная к концу вегетации находилась в фазе кущения. Начиная со второго года жизни трав, мятлики обсеменялись. Овсяница красная формировала, в основном, вегетативные побеги. На вариантах с применением минеральных удобрений перезимовывало от 30 до 50% растений овсяницы красной и от 50 до 70% мятлика лугового.

Подсеянный травостой в первый год жизни выглядел несколько изреженным, однако в последующем за счет интенсивного кущения злаков, под влиянием ежегодного внесения минеральных удобрений, их доля увеличилась. В среднем за четыре года исследований, по сравнению с контролем (естественный травостой), в вариантах с внесением удобрений (№0Рб0К90 и N^60^0) доля злаков увеличилась в 1,7-2,0 раза при летнем подсеве и в 2,0-2,3 - при осеннем подсеве. Причем при летнем подсеве в среднем за четыре года исследований в варианте без удобрений содержание подсеяных злаков составляло 10%, а на фоне минеральных удобрений в дозах ^0Рб0^0 и N^60^0 - на 11 и 22 % больше, в то же время при осеннем подсеве их содержание было больше на 23 и 29% соответственно (табл. 1).

Таблица 1

Изменение ботанического состава естественного травостоя под влиянием подсева трав и внесения минеральных удобрений в среднем за 2002-2005 гг.

Вариант опыта Злаки Разнотравье Хвощ полевой Проективное покрытие

Всего В т.ч. сеяные

Весенний подсев многолетних трав

Естественный луг (контроль) 41 - 14 45 70

Без удобрений 44 10 16 40 74

^0Рб0^0 70 21 6 24 94

N^60^0 83 32 2 15 98

Осенний подсев многолетних трав

Естественный луг (контроль) 38 - 15 47 75

Без удобрений 40 12 14 46 73

^0Рб0^0 75 35 4 21 87

N^60^0 86 41 2 12 96

На варианте без внесения минеральных удобрений существенного отличия по содержанию злаков между подсеянным и естественным травостоями практически не было.

Содержание разнотравья и хвоща полевого на варианте без удобрений и на контроле, как при летнем, так и при осеннем сроках подсева, было почти на одном уровне.

В то же время применение минеральных удобрений в дозе №0Рб0К90 снизили содержание хвоща полевого и разнотравья, по сравнению с естественным лугом, при летнем подсеве в 1,9 и 2,3 раза, при осеннем - 2,2 и 3,7 раза соответственно. От внесения повышенных доз азотных удобрений (N120) на фоне фосфорно-калийных содержание хвоща и разнотравья снизилось при летнем подсеве в 3,0 и 7,0 раз, при осеннем - в 3,9 и 7,5 раз. Проективное покрытие на естественном лугу и на варианте с подсевом трав без внесения удобрений колебалось от 70 до 75%. На вариантах с удобрениями от 87 до 98%.

При летнем сроке подсева плотность травостоя на естественном лугу составляла 1563 побега на 1 м2 и при осеннем - 1470. В том числе количество побегов злаковых трав - 1455 и 1350 шт/м2 соответственно. После подсева в дернину семян низовых злаков без применения удобрений количество побегов в травостое увеличилось незначительно, при подсеве летом на 145 штук, осенью - на 219 штук.

Под влиянием минеральных удобрений количество в травостое злаковых трав резко увеличилось как за счет подсеяных, так и местных дикорастущих видов. При летнем подсеве по фону минеральных удобрений ^0Р60^0 общее содержание побегов злаковых трав увеличилось по сравнению с естественным лугом на 4924 шт/м2, при осеннем - на 5160 шт/м2. Одновременно в 4,4 и 6,7 раза (до 9-7 шт/м2) снизилось количество побегов разнотравья и в 4,5 и 4,0 раза (до 15-18 шт/м2) хвоща полевого соответственно. Под влиянием повышенных доз азотных удобрений на фосфорно-калийном фоне (N^60^0) общее количество побегов злаковых трав увеличилось: при летнем подсеве на 7775 шт/м2 и при осеннем - на 8800 шт/м2. Количество побегов разнотравья снизилось в 10,0 и 9,4 раза (до 4 и 5 шт/м2), хвоща полевого в 8,5 и 9,1 раза (до 8 побегов на 1 м2).

Продуктивность травостоев при подсеве семян в дернину без применения удобрений в первый год жизни трав была на уровне естественного луга, на следующий год (второй год жизни) - за счет подсеянных трав она несколько увеличилась (на 0,8 и 1,0 ц/га). В последующие годы разница в продуктивности естественного и подсеянного травостоя стала нивелироваться (табл. 2).

Таблица 2

Влияние минеральных удобрений и сроков подсева многолетних трав на продуктивность тундровых травостоев, ц/га, воздушно-сухого вещества

Вариант 2002 г. 2003 г. 2004 г. 2005 г. В среднем за 2002-2005 гг.

Весенний подсев семян в дернину

Естественный луг (контроль) 5,5 8,0 6,5 7,3 6,8

Без удобрений 5,6 8,8 6,4 7,1 7,0

^0Р60^0 8,0 14,2 17,5 18,4 14,5

N^60^0 10,1 19,3 20,5 22,3 18,0

Осенний подсев семян в дернину

Естественный луг (контроль) 5,4 5,3 6,2 7,7 6,1

Без удобрений 5,3 6,3 6,5 7,3 6,3

^0Р60^0 8,3 13,4 17,0 18,0 14,2

N^60^0 10,6 17,8 19,7 21,5 17,4

НСР05 3,1 2,8 4,1 3,6 4,6

На фоне минеральных удобрений в дозе ^0Р60^0 при весеннем и осеннем подсеве трав в первый год их жизни по сравнению с контролем была получена несущественная прибавка урожая сухой массы (2,52,9 ц/га). В последующие годы прибавка урожая под влиянием ежегодного применения минеральных удобрений пропорционально увеличивалась и к четвертому году жизни трав достигла 11,1-10,3 ц/га соответственно.

При внесении высоких доз удобрений N^60^0 в первый год жизни по отношению к естественному лугу урожайность сухой массы достоверно увеличилась на 4,6-5,2 ц/га. Однако достоверного увеличения

урожайности между средней дозой минеральных удобрений (№0Р60^) и высокой отмечено не было. На второй год жизни трав под влиянием минеральных удобрений урожайность травостоев значительно возросла. Прибавку урожая сухой массы на варианте как с весенним посевом трав, так и с осенним получили достоверной не только по отношению к естественному лугу, но и к варианту с ^0Р60^0. На четвертом году жизни урожайность сухой массы трав выросла по отношению к естественному лугу на 15,0-13,8 ц/га, однако по отношению к варианту ^0Р60^0 достоверной оказалась прибавка урожая (3,9 ц/га) только при весеннем подсеве трав. При осеннем подсеве разница в урожае сухой массы между вариантами ^0Р60^0 и N^60^0 стала нивелироваться.

В среднем за четыре года исследований урожайность сухой массы на вариантах с удобрениями была достоверно выше, чем на естественном лугу, но между удобренными вариантами разница в урожайности была не достоверной.

Практическое внедрение наших разработок на нарушенных землях Пеляткинского газоконденсатного месторождения началось в 2002 году. Вдоль газопровода на площади 10 га нарушенных земель была подсеяна травосмесь из мятлика лугового и овсяницы красной с нормой высева 200 кг/га семян в физическом весе и лабораторной всхожестью 93%. Перед подсевом семян на выделенный под рекультивацию участок внесли удобрения из расчета №0Р60К90. Весной 2003 года посеянные травы подкормили минеральными удобрениями в вышеуказанной дозе. К концу вегетационного сезона 2003 года на участке биологической рекультивации образовался плотный травостой с прочной дерниной.

Показатели плотности травостоя на рекультивированных земельных участках приведены в таблице 3.

Травы в первый год вегетации находились в фазе выхода в трубку и около 10,0% из них сформировали от 2 до 5 боковых побегов. В последующие годы под влиянием минеральных удобрений формировались плотная дернина и продуктивный травостой. Для более эффективного закрепления почвы поперек рекультивированных склонов высаживались аборигенные кустарники по схеме 1,0 х 0,7 м. Приживаемость кустарников составляла более 80% [9].

Таблица 3

Плотность травостоя на участках биологической рекультивации при внедрении разработок ГНУ НИИСХ Крайнего Севера (в среднем за 2002-2005 гг.), шт/м2

Вариант опыта Злаки Разнотравье Всего

Всего побегов В т.ч. вегетативных

Участок биологической рекультивации 11376 8651 49 11425

Естественный тундровый травостой 1142 654 37 1179

Начиная с 2002 года и по настоящее время, сотрудниками ГНУ НИИСХ Крайнего Севера рекультивировано 100 га нарушенных оленьих пастбищ вдоль построенных линейных сооружений. Рабочая межведомственная комиссия по рекультивации земель по Таймырскому (Долгано-Ненецкому) автономному округу на основании актов приемки-сдачи от 13.10.2002 г. (10 га), от 06.12.2004 г. (20 га) и 25.09.2005 г.(32 га) приняла эти участки как восстановленные оленьи пастбища и охотничьи угодья.

Выводы

1. Биогическую рекультивацию нарушенных земель следует проводить путем поверхностного подсева низовых злаковых трав (мятлика лугового и овсяницы красной) с повышенной нормой высева семян (до 200 кг/га), как при создании газонов.

2. Нарушенные тундровые земли являются очень отзывчивыми на внесение минеральных удобрений. Даже невысокие дозы удобрений (№0Р60^) способствуют интенсивному кущению сеяных и дикорастущих видов злаковых трав и образованию травостоя с плотностью до 6400-11400 шт. побегов на 1 м2, что препятствует образованию оврагов, оползней и развитию ветровой эрозии.

3. Под влиянием минеральных удобрений на нарушенных участках формируется травостой злаковых трав с урожайностью 14,5 ц/га сухой массы, что позволяет использовать рекультивированные земли в качестве весенних, осенних и зимних оленьих пастбищ.

Литература

1. Савченко, В.А Экологические проблемы Таймыра / В.А. Савченко. - М.: СИП РИА, 1998. - 194 с.

2. Методика опытов на сенокосах и пастбищах. Ч.1. - М., 1970. - 182 с. Ч. II. - М., 1971. - 176 с.

3. Программа и методика проведения научных исследований по луговодству / А.А. Кутузова [и др.]. - М.: ВНИИК им. В.Р. Вильямса, 2000. - 85 с.

4. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина. - М.: Изд-во МГУ, 1970.

- 342 с.

5. Тихановский, А.Н. Биологическая рекультивация нарушенных земель в Ямало-Ненецком автономном округе / А.Н. Тихановский, Т.К. Названова // Науч. вестн. - Салехард, 2001. - Вып. 8. - С. 26-28.

6. Тихановский, Т.А. Биологическая рекультивация земель на Крайнем Севере / А.Н. Тихановский // Аграрная наука. - 2004. - № 8. - С. 12-13.

7. Рекомендации по приемам создания и использования газонов в различных районах Крайнего Севера / Акад. коммун. хоз-ва. - М., 1972. - 49 с.

8. Акульшина, Н.П. Экологическая противоэрозионная и почвозащитная система мер на трассах магистральных трубопроводов на Европейском Севере / Н.П. Акульшина, Н.Н. Лобовиков, Г.К. Андросов // Экология нефтегазового комплекса: мат-лы 1-й всесоюз. конф. (3-6 октября 1988 г., Надым). - М., 1989. -Вып. 1. - Ч.1. - С. 65-72.

9. Система биологической рекультивации нарушенных земель при строительстве газопроводов и восстановления растительности деградированных пастбищ в тундровой и лесотундровой зонах Крайнего Севера: метод. рекомендации / Г.И. Лосик [и др.]. - Норильск, 2006. - 24 с.

--------♦-----------

УДК 631.4 М.П. Сартаков, А.А. Миронов

ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ТОРФОВ СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ

Впервые с помощью метода ЭПР исследован уровень электронного парамагнетизма гуминовых кислот торфов Среднего Приобья Ханты-Мансийского АО. Выявлены их различия, которые позволили диагностировать особенности молекулярной структуры препаратов, зависящей от ботанического состава торфа и своеобразных экологических условий.

Введение. Накопление гуминовых кислот в торфяных отложениях происходит благодаря тому, что эти соединения обладают наибольшей термической устойчивостью по сравнению с другими компонентами, входящими в состав органического вещества торфа. Гуминовые кислоты оказывают большое влияние на физические и химические свойства торфа в целом и во многом определяют своеобразие экологических условий торфяных болот. Однако оценка роли гуминовых кислот в природных процессах пока еще существенно ограничивается ввиду их переменного состава и недостаточности сведений о химической природе и молекулярном строении.

Электронный парамагнетизм является важным свойством гуминовых кислот, характеризующим своеобразие их молекулярной структуры в целом.

Анализ спектров ЭПР позволяет извлекать многообразные сведения о среде, в которой находится парамагнитная частица.

Для сравнительной оценки препаратов гуминовых кислот различных торфов, по интегральной интенсивности сигналов ЭПР существенную информацию предоставляет определение количества парамагнитных центров в исследуемых веществах, которая дает возможность вычислить условную среднестатистическую молекулярную массу. Простая форма сигнала ЭПР дает основание сделать допущение о наличие в молекуле только одного неспаренного электрона [2].

Объекты и методы исследования. Нами изучены гуминовые кислоты торфов типичных для Среднего Приобья, в основном верховых и переходных болот.