Восстановление растительного покрова нефтезагрязненных земель среднего Приобья после рекультивации

Л.Ф. Шепелева, Е.А. Тарусина, А.И. Шепелев, В.Н. Фролов

ВОССТАНОВЛЕНИЕ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ СРЕДНЕГО ПРИОБЬЯ ПОСЛЕ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

Рассмотрена динамика растительности на постоянных пробных площадях после проведения полного комплекса рекультива-ционных работ. Показаны различия террасных и пойменных участков по скорости и характеру восстановления растительного покрова, определяемые геохимическими условиями миграции солей и нефтепродуктов в почвах.

В основу рекультивации загрязненных нефтью земель Среднего Приобья положен метод их очистки на месте разлива, основывающийся на активизации естественных физико-химических и биохимических факторов очищения почв от нефти и последующего восстановления исходных биогеоценозов. Разработаны и применяются различные методы и средства ликвидации нефтяного загрязнения объектов природной среды [1, 2]. Однако восстановления растительного покрова, указывающего на достаточную степень очистки почв от нефтепродуктов, как правило, не происходит [3, 4].

Были заложены постоянные пробные площади на нефтезагрязненных участках Южно-Сургутского и Усть-Балыкского месторождений для изучения хода восстановления растительности после проведения ре-культивационных мероприятий и для оценки их эффективности. Мониторинговые участки расположены в различных геоморфологических и почвенных условиях, а именно: Южно-Сургутское месторождение характеризует экологические и почвенно-геохимические условия второй террасы, а Усть-Балыкское - условия поймы Оби [5].

Исследуемый участок Южно-Сургутского месторождения представляет собой периферийную часть верхового болота, примыкающего к гряде, сложенной супесчаными осадками под кедрачом кустарничково-зеленомошным. Площадки Усть-Балыкского месторождения расположены в пойме Оби. Аллювиальные грунты - глинистые, почвы торфяные, исходная растительность до загрязнения представляла сочетание водно- и остроосоковых торфянистых лугов с ивняками вейниковыми. Восстановительные работы после ава-

рийного разлива проведены в 2002-2003 гг. и включали полный комплекс рекультивационных мероприятий. Для залужения участков высевались РЫеиш ргсйвтв, Втотор&1& 1пегт18, ¥е&Шес ргМет1з.

Исследования проводились на естественных и неф-тезагрязненных участках летом 2003-2006 гг. На пробных площадях ежегодно выполнялись геоботанические описания с полным учетом видового состава и пространственной структуры фитоценозов. Производился отбор почвенных образцов для химического анализа [4]. Выполнена экологическая оценка местообитаний [6] по активному богатству и засолению почв (БЗ) и увлажнению (У). Расчеты проводились методом определения среднего показателя [7]. Смещение точек, характеризующих положение фитоценозов в поле координат факторов У и БЗ, позволяет оценивать глубину и направленность динамических процессов [7, 8]. Геобо-танические описания анализировались по количеству видов, числу и обилию видов древесных растений, кустарников, кустарничков, трав, одно-, двулетних видов, соотношению экологических групп [9] по увлажнению и трофности.

На пойменном Усть-Балыкском месторождении заложено 3 пробных площади (табл. 1, 3; рис. 1): Т1 - ложбина, Т2 - ложбина на месте ивняка, Т3 - отсыпка песком на периферии нефтезагрязненного участка. Результаты оценки по экологическим шкалам Л.Г. Раменского (рис. 1) показали, что растительность участка развивается в мезоэутрофных сырых (Т3) и болотистых (Т1, Т2) условиях, т.е. здесь преобладают влаголюбивые виды растений, которым для жизнедеятельности необходимы достаточно богатые почвы.

БЗ

Рис. 1. Изменение положения фитоценозов пробных площадей Усть-Балыкского месторождения в системе координат

экологических шкал У и БЗ за 2003-2005 гг.

Мониторинговая площадка Т1. Проростки кустарников и всходы трав появились летом 200З г. Наибольшее количество видов растений и видов-малолетников наблюдалось на второй год наблюдений (2004), который был более сухим, чем предыдущий. Последнее отразилось на результатах экологической оценки местообитания по увлажнению, произошло перемещение положения фитоценоза вдоль шкалы У в сторону сырых лугов (см. рис. 1). В 2005 г., когда вода стояла на поверхности, произошло резкое снижение числа видов в травостое, проективного покрытия одно-, двухлетних видов (Bidens tripartita, Persicaria hydropiper, Callitriche palustris, Alopecurus aequalis, Juncus bufonius). Начали преобладать корневищные злаки и осоки (Carex aquatilis, C. vesi-caria, Phalaroides arundinacea, Calamagrostis neg-lecta), сформировавшие сплавину на поверхности воды. В 2006 г. структура растительного покрова стала более однородной.

В целом за время наблюдений увеличилось число и общее проективное покрытие (ОПП) видов ив (Salix cinerea, S. viminalis, S. pentandra, S. triandra), увеличе-

В целом на участке произошло увеличение числа видов и ОПП кустарниковых ив, травостоя (до 8595%), снижение содержания однолетних видов. Установилось примерно равное соотношение экологических групп МТ и МЭТ. Происходит восстановление заболоченного ивняка с комплексным травяным покровом из водно-болотных и болотных видов растений.

Мониторинговая площадка Т3. В 2003 г. преобладали виды ситников (Juncus alpinoarticulatus, J. bufo-nius), встречались побеги Phragmites australis. За пери-

ние ОПП травостоя до 100%, однако его мозаичность сохранилась. В травостое преобладают C. аquatilis и C. vesicaria. Присутствие малолетников снизилось до единичного. В составе фитоценоза увеличилось содержание мезотрофов. Это указывает на успешно протекающий процесс восстановления исходной растительности, несмотря на высокое содержание солей и нефтепродуктов в почве (см. табл. З).

Мониторинговая площадка Т2. Пониженный участок, который после срезания кустарника и кочек характеризовался наличием бугров, борозд, обширных впадин глубиной 10-15 см.

Растительный покров начал формироваться в 200З г., причем процесс этот происходил более активно на буграх, где появились проростки ив, заросли C. purpurea и C. aquatilis. В понижениях с водой преобладала Alisma plantago-aquatica с участием прибрежно-водных и водных растений (Batrachium circinatum, Sparganium emersum, Scirpus lacustris). В последующие годы травостой оставался неоднородным: на повышениях - ивы, вейники, осоки; в понижениях - Typha latifolia, ежеголовник, частуха подорожниковая.

од наблюдений произошло увеличение числа видов и ОПП травостоя. Обилие малолетников было максимальным в 2004 г., затем начало снижаться. В травостое в первые годы присутствовали гипогалофиты (A. plantago-aquatica, A. аequalis, T. latifolia) и эутрофы (C. acuta). На третий год исследований начали господствовать мезоэутрофы и мезотрофы. В частности, достигли высокого обилия: Equisetum arvense, Agrostis clavata, Anemone dichotoma, Epilobium palustre, Leonto-don autumnalis, Poa palustris, C. epigeios, C. neglecta и

Т а б л и ц а 1

Динамика растительного покрова пойменного рекультивированного нефтезагрязненного участка Усть-Балыкского месторождения

№ пло- щадки Год Общее кол-во видов Кол-во видов древесных растений

У БЗ

Т1 2003 27 - 3

2004 34 - 3

2005 20 - 4

2006 20 - 5

Т2 2003 14 - 1

2004 17 - 2

2005 18 - 3

2006 18 - 3

Т3 2003 15 - - 15

2004 21 - 1

2005 35 2

2006 39 3

22З

др. Появился подрост ив, всходы березы, осины и сосны. Покров У. с1ртостНсиШш довольно однороден, размещение других видов имеет пятнистый характер.

За 2003-2006 гг. произошло снижение показателей БЗ и У почв. Однако тип местообитания сохранился, что указывает на стабильность экологических условий.

При авариях нефтепроводов в почву вместе с нефтью попадают пластовые воды, обогащенные СГ, поэтому нефтяному загрязнению сопутствует солевое загрязнение. Для растений обилие солей в почве является важным лимитирующим фактором. На Усть-Балыкском нефтезагрязненном участке верхние слои

почв очищаются от нефтепродуктов (табл. 3). Однако существенного снижения содержания солей, а также актуальной кислотности в почвах не происходит. Значение рН по-прежнему превышает показатели фоновых почв [4]. Почвы остаются в значительной степени загрязненными, однако это не препятствует развитию растительности.

Южно-Сургутское месторождение. Здесь заложено 6 постоянных пробных площадей (табл. 2, 3; рис. 2): Т1 - рядом с загрязненным участком болота; Т2 - на склоне гривы к болоту; Т3 - на вершине гривы; Т1*, Т2*, Т3* - на подвергнутой рекультивации части болота.

Рис. 2. Изменение положения фитоценозов пробных площадей Южно-Сургутского месторождения в системе координат экологических шкал У и БЗ за 2003-2005 гг.

Мониторинговая площадка Т3. Развит типичный среднетаежный фитоценоз - смешанный кедрач кус-тарничково-зеленомошный. В древостое преобладает Pinus sibirica, встречаются P. sylvestris, Betula alba высотой 17-20 м с диаметром стволов 30-50 см. Сомкнутость 0,6. Во втором ярусе встречаются также Abies sibirica, Picea obovata. Хорошо развит подрост. Подлесок редкий из Sorbus sibirica. В травяно-кус-тарничковом ярусе доминирует (40-45%) Vaccinium myrtillus, присутствуют Ledum palustre, V. vitis-idaea, Linnaea borealis, Oxalis acetosella, Lycopodium annoti-num, C. globularis. В моховом покрове преобладают Pleurozium schreberi (50%), Hylocomium splendens (1518%). Местообитание характеризуется мезоолиготроф-ными влажными условиями (рис. 2), изменений в составе фитоценоза не прослеживалось.

Мониторинговая площадка Т2. Отличается от Т3 увеличением содержания P. sylvestris, V. vitis-idaea, P. schreberi (80-90%). За время наблюдений существенного изменения экологических условий не происходило (см. рис. 2), в составе сообщества преобладали мезоолиготрофы.

Мониторинговая площадка Т1. Примыкающая к болоту полоса 4-метровой ширины загрязнена нефтью,

хотя уровень поверхности болота ниже на 10 см. Растительность на этой полосе погибла, только на повышениях микрорельефа сохранился единичный погибающий подрост деревьев, отдельные побеги Ь. раїшґгв, СкатаесСаркпе саіусиїаіа, С. globularis. Хвоя кедра в основном осыпалась, оставшаяся имеет желтую окраску.

Мониторинговая площадка Т1*. Повышенный участок по периферии болота. В 2003 г. присутствовали всходы Р. ргаґєтє (30%), встречались ЕНорко-гит sckeuckzerii, 3. Ьи/опіш, Скатегіоп angustifolium и Яитех acetosella. В 2004 г. Р. pratense практически исчезла из травостоя, увеличилось общее число видов (см. табл. 2), появились всходы березы, осины и 5. МатСга. В 2005 г. ОПП травостоя составило около 50% за счет Е. scкeucкzerii. В 2006 г. проведена повторная микробиологическая обработка болота с фрезерованием, что повлекло гибель растительного покрова.

Местообитание первоначально характеризовалось влажными мезоэутрофными условиями. Затем произошло смещение положения фитоценоза в категорию мезо-трофных местообитаний (рис. 2), что свидетельствует об успешной очистке почв от солей и нефтепродуктов.

Динамика растительного покрова террасного рекультивированного нефтезагрязненного участка

Южно-Сургутское месторождение

№ пло- щад- ки Год Об- щее кол- во видов Кол-во видов древесных растений*

У БЗ

Т3 2003 21 I ярус: 8К2Б+С Подрост: 5П4Е1К+Б 2

2004 22 2

2005 22 2

2006 23 2

Т2 2003 21 I ярус: 5К2С3Б Подрост: 3К3Е3П1Б 2

2004 18 4

2005 17 3

2006 18 3

Т1* 2003 6 - - - 6

2004 13 2

2005 10 3

2006 1 - - - 1

Т2* 2003 1 - - - 1

2004 1 - - - 1

2005 - - - - - - -

Т3* 2003 5 2

2004 5 2

2005 - - - - - - -

Примечание. ОПП, % - общее проективное покрытие видов растений определенной жизненной формы (деревья, кустарники, кустарнички, травы), биологической группы (одно-, двулетние виды растений), экологической группы видов (ГпГ-гипогидрофиты, ГмГ-гемигидрофиты, ГдМ-гидромезофиты, ЭМ-эумезофиты, ЭТ-эутрофы, МЭТ-мезоэутрофы, МТ-мезотрофы, МОТ-мезоолиготрофы, ОТ-олиготрофы).

* Для лесных фитоценозов указана «Формула леса», в которой соотношение древесных пород (К - кедр, С - сосна, Б - береза, П - пихта, Е -ель) дается в долях от единицы.

Мониторинговая площадка Т2* расположена ниже по склону, чем Т1*. В течение всего периода наблюдений растительность отсутствовала, кроме высеянной Р. рrаtense, отдельные побеги которой отмечались на повышениях (бороздах, буграх). Местообитание характеризовалось мезоэутрофными влажными условиями (см. рис. 2), изменений экологической структуры фитоценоза не происходило, что очевидно было связано с высоким уровнем загрязнения почв (см. табл. 3).

Мониторинговая площадка Т3*. Плоский участок болота. В 2003 г. растительный покров был представлен всходами осины Р. pratense, отдельными побегами Охусоссш palustris и сохранившимися дерновинами Е. уа§таШш. Всходы имели пятнистый характер и были развиты на повышениях. Уже в 2004 г. произошло уменьшение проективного покрытия Р. pratense с 30 до 15%, а затем и полное исчезновение. Местообитание

характеризовалось мезоэутрофными сырыми условиями и существенно за время наблюдений не изменилось (рис. 2). Химический анализ почвенных образцов за 2003-2005 гг. (табл. 3) показал, что на Т1, Т2, Т3 увеличивается содержание солей, а на Т1 - также и нефтепродуктов. В настоящее время наблюдается угнетение растительного покрова на гриве, а на площадке Т1 -его гибель. Эти результаты указывают на распространение загрязнителей вширь и по склону вверх на соседние с нефтезагрязнением территории, что согласуется с опубликованными данными [10, 4].

На изученных участках болотного массива формирования растительного покрова не произошло. На Т1* наблюдалось снижение содержания солей, благодаря их миграции ниже по склону с поверхностными и почвенными водами. Загрязнение почв Т2*и Т3* солями и нефтепродуктами осталось высоким, по-видимому, за счет поступления из нижележащих горизонтов.

Т а б л и ц а 3

Содержание хлоридов и нефтепродуктов в слое почв 0-10 см мониторинговых участков за 2003-2005 гг.

№ точки Место расположения Год pH водное Хлориды, мг/кг Нефтепродукты, г/кг

1 2 3 4 5 6

Южно-Сургутское месторождение

Т1 Вблизи болота 2003 7,52 296,7 606,0

2004 4,75 417,5 990,0

2005 6, 58 Не опр. 592,7

1 2 3 4 5 6

Т2 Склон к болоту 2003 5,78 189,3 21,95

2004 5,44 487,1 0,58

2005 4,73 Не опр. 0,88

Т3 Лес на гриве 2003 6,26 93,3 11,48

2004 4,95 361,8 0,21

2005 5,36 Не опр. 1,94

Т1* Болото 2003 5,44 14248 2,11

2004 4,2 10993 3,56

Т2* Болото 2003 5,58 2367,2 14,96

2004 3,90 1739,5 930,53

* 3 Т Болото 2003 5,77 4872,4 29,97

2004 4,32 4453,1 471,97

Усть-Балыкское месторождение

Т1 Ложбина 2003 6,46 32,1 114,45

2004 5,75 556,6 182,42

2005 6,18 Не опр. 95,26

Т2 Ложбина 2003 7,01 100,15 246,0

2004 6,24 695,8 237,48

2005 5,92 Не опр. 49,80

Т3 Песчаная отсыпка 2003 7,23 77,35 16,58

2004 5,90 69,6 0,89

2005 6,60 Не опр. 3,06

Лесные и болотные фитоценозы террас характеризуются бедными мезоолиготрофными и мезотрофными местообитаниями, тогда как естественные пойменные сообщества развиваются в более богатых - мезоэут-рофных условиях. Подвергнутые рекультивации участки при экологической оценке попадают в категорию мезоэутрофных земель.

Анализ изменения положения фитоценозов в поле координат У и БЗ показывает, что происходящие после рекультивации загрязненных земель сукцессии, идут в сторону восстановления естественных местообитаний, однако эти процессы очень замедлены. Формированию растительного покрова препятствует недостаток кислорода, а также высокое содержание нефтепродуктов и хлоридов в почве.

Микробиологическая рекультивация приводит к снижению содержания нефтепродуктов в верхних слоях почв, однако в последующем загрязняющие вещества поднимаются на поверхность из нижних горизонтов. Эти явления сильнее выражены на террасах. Затапливаемые пойменные земли промываются и восстанавливаются значительно быстрее террасных участков. Аварии трубо-

проводов, проходящих через территории террас, приводят к образованию обширных геохимически аномальных пространств. В качестве аналога данных аномалий следует, возможно, рассматривать переобводненные, засоленные и заболоченные «займища» лесостепи.

Формирование растительного покрова на нефтезаг-рязненных землях может происходить лишь за счет адаптированных к солевому загрязнению эутрофных пойменных видов, таких как гипогалофиты (P. australis, T. latifolia). Подобные растения отсутствуют в фитоценозах террас с преобладающими подзолистыми почвами легкого механического состава. Это, несомненно, одна из причин медленного восстановления растительности верховых болот.

Пойменные растения приспособлены к недостатку кислорода в почвах и быстро формируют растительный покров. Низкая эффективность фиторекультивации тоже связана с недоучетом экологических режимов нефтезагрязненных земель. Рациональнее оставлять участки для естественного зарастания, проводя контроль содержания солей и нефтепродуктов в верхних слоях почв.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вавер В.И. Методическое руководство по рекультивации нефтезагрязненных земель в условиях месторождений нефти Западной Сибири.

Нижневартовск: Нефтехим, 1996. 108 с.

2. Чижов Б.Е. Рекультивация нефтезагрязненных земель Ханты-Мансийского автономного округа (практические рекомендации). Тюмень:

Изд-во ТГУ, 2000. 52 с.

3. Зубайдуллин А.А. К вопросу рекультивации нефтезагрязненных земель на верховых болотах // Биологические ресурсы и природопользова-

ние. 1998. Вып. 2. С. 106-116.

4. Шепелев А.И., Мазитов Р.Г. Изменение свойств почв поймы Средней Оби под влиянием нефтезагрязнителей // Сборник научных трудов

биологического факультета. Вып. 2. Сургут: Изд-во СурГУ, 2005. С. 119-125.

5. Шепелев А.И., Шепелева Л.Ф., Фролов В.Н. К методологии создания единой схемы экологического мониторинга на нефтезагрязненных зем-

лях таежной зоны Западной Сибири // Материалы Международной научно-практической конференции «Лесопользование, экология и охрана лесов: фундаментальные и прикладные аспекты». Томск, 2005. С. 284-285.

6. Раменский Л.Г., Цаценкин И.А., Чижиков О.Н., Антипин Н.А. Экологическая оценка кормовых угодий по растительному покрову. М., 1956.

472 с.

7. Львов Ю.А. Типы болотных земель по их мелиоративной ценности // Пути рационального использования почвенных, растительных и живот-

ных ресурсов Сибири. Томск: Изд-во Томск. ун-та, 1986. С. 80-85.

8. Шепелева Л.Ф. Структурно-функциональная организация луговых фитоценозов поймы // Биологические ресурсы поймы Средней Оби: ди-

намика и прогноз. Томск, 1986. С. 92-96.

9. Прокопьев Е.П. Введение в геоботанику: Учеб. пособие. Томск: Изд-во ТГУ, 1997. 284 с.

10. СолнцеваН.П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. М.: Изд-во МГУ, 1998. 376 с.

Статья поступила в редакцию журнала 20 ноября 2006 г., принята к печати 27 ноября 2006 г.

Янушкевич А.С. В мире Жуковского / А.С. Янушкевич. - М.: Наука, 2006. - 524 с.

В многочисленных публикациях о В.А. Жуковском (1783-1852) достаточно полно исследованы его оригинальная поэзия, его переводы Шиллера, Байрона, Фуке, Фирдоуси, Гомера и др., его деятельность как издателя и литературного критика. В представленном же издании предпринята попытка показать весь творческий мир выдающегося русского поэта, его роль в становлении и развитии отечественной изящной словесности.

Для специалистов в области теории и истории литературы, студентов филологических факультетов, для широкого круга любителей русской поэзии.

А. С. Янушкевич

Б мире Жуковского