СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА НА РЕКУЛЬТИВИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ
METHOD OF ASSESSING QUALITY OF SOIL-VEGETATION COVER RESTORATION IN RECULTIVATED AREAS

Изобретение относится к области экологии и может быть использовано для оценки эффективности рекультивации, проведенной на участках сельскохозяйственного и природоохранного назначения.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ контроля проведения рекультивации на участках нарушенных земель, в котором после проведения рекультивации нарушенных земель проводят комплексное исследование проб почвы рекультивированного и незагрязненного фонового участков. Далее в образцах определяют химические показатели. На основании полученных результатов рассчитывают суммарный показатель химического загрязнения почвы. Также определяют следующие геоботанические показатели: проективное покрытие растений, средняя высота растительных побегов, суммарная доля жизнеспособных растений из числа всех видов, суммарная биомасса растений, прирост растительной биомассы по сравнению с предыдущем годом, ежегодный прирост растительности в процентах от биомассы, процент полностью восстановленных земель от общей площади рекультивированного участка. Кроме того, проводят экологические исследования с определением следующих экологических показателей: глубина преобразования многолетнемерзлых пород (м), динамика деградации (преобразования) многолетнемерзлых пород (%/год), процент пораженности участков водно-эрозионными процессами (%), процент территории участка, подверженного подтоплению (%), процент пораженности участка термокарстовыми процессами (%), суммарный процент территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) (%), и общая динамика территории, подверженной развитию опасных природных процессов и явлений (к общей площади) (%/год). Биологические исследования проводят для определения первой группы биологических показателей, а именно: восстановление численности мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов, динамика восстановления численности мелких млекопитающих и почвенных микроорганизмов. Все группы показателей ранжируют по пятибалльной шкале и умножают полученные значения на весовые коэффициенты. Интегральную оценку восстановления рекультивированного участка рассчитывают путем сложения суммарных балльных оценок всех показателей (см. патент RU 2670455, МПК G01N 33/24, СПК G01N 33/20,G01N 33/22).
Недостатками упомянутого выше технического решения являются:
- учет излишнего количества определяемых показателей при контроле проведения рекультивации;
- сложность проведения расчета интегральной оценки;
- недостаточная точность определения интегральной оценки восстановления рекультивированного участка (например, неточно расставлены весовые коэффициенты, а суммарная бальная оценка биологического состояния участка умножается на два, что необоснованно увеличивает роль показателя в оценке качества рекультивации).
Задачей заявленного изобретения является создание способа оценки качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированных территориях, который бы позволял оценить эффективность рекультивации на основе итоговой интегральной оценки, максимально объективно отражающей качество проведенных восстановительных работ.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности и упрощение определения интегральной оценки восстановления рекультивированного участка при оптимальном количестве определяемых показателей, которые понятны для пользователя без специального образования.
2
5
2
сол
2
5
2
сол
сол
сол
сол
2
5
2
сол
сол
сол
2
5
2
сол
сол
сол
сол
2
5
2
сол
сол
сол
сол
2
5
2
сол
сол
сол
сол
2
5
2
сол
2
2
2
2
2
2
Технический результат обеспечивается тем, что в способе оценки качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированных территориях, на рекультивированном участке рекультивированной территории производят отбор проб почвы, а затем проводят химический анализ проб почвы с определением следующих агрохимических показателей: подвижный РО, обменный KO, легкогидролизуемый азот и уровень кислотности почвы (рН), в зависимости от значения упомянутых агрохимических показателей рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов, один балл присваивается при содержании показателя «подвижный РО» в пробе почвы ≤25 мг/кг или ≥250 мг/кг, один балл присваивается при содержании показателя «обменный KO» в пробе почвы ≤40 мг/кг или ≥250 мг/кг, один балл присваивается если при значении показателя рН равном 5 содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» составляет <40 мг/кг или >140 мг/кг, а также если при значении показателя рН равном более 5, но менее 6 содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» составляет <30 мг/кг или >120 мг/кг и если при значении показателя рН равном 6 содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» составляет <30 мг/кг или >100 мг/кг, один балл присваивается, если значение показателя рН в пробе почвы равно 3,0-4,5 или более 8,5, два балла присваивается если содержание в пробе почвы показателя «подвижный РО» составляет 25-50 мг/кг, два балла присваивается если содержание в пробе почвы показателя «обменный KO» составляет 41-80 мг/кг, два балла присваивается если при значении показателя рН равном 5 содержание показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 40-50 мг/кг, а также если при значении показателя рНравном более 5, но менее 6 содержание показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 30-40 мг/кг и если при значении показателя рН равном 6 содержание показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 30-40 мг/кг, три балла присваивается если содержание в пробе почвы показателя «подвижный РО» составляет 51-100 мг/кг, три балла присваивается, если содержание в пробе почвы показателя «обменный KO» составляет 81-120 мг/кг, три балла присваивается если содержание показателя «легкогидролизуемый азот» в пробе почве при значении показателя рН равном 5 составляет 50-70 мг/кг, а также при значении показателя рН равном более 5, но менее 6 содержание показателя «легкогидролизуемый азот» в пробе почве составляет 40-60 мг/кг, при значении показателя рН равном 6 содержание показателя «легкогидролизуемый азот» в пробе почвы составляет 40-50 мг/кг, три балла присваивается при значении в пробе почвы показателя рН равном 4,6-5,5 или 7,6-8,5, четыре балла присваивается если содержание в пробе почвы показателя «подвижный PO» составляет 101-150 мг/кг, четыре балла присваивается если содержание в пробе почвы показателя «обменный KO составляет 121-170 мг/кг, четыре балла присваивается если содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот», при значении показателя рН равном 5 составляет 70-100 мг/кг, а также если при значении показателя рН равном более 5, но менее 6 содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 60-80 мг/кг и если при значении показателя рН равном 6 содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 50-70 мг/кг, четыре балла присваивается при значении в пробе почвы показателя рН равном 5,6-6,5 или 7,1-7,5, пять баллов присваивается если содержание в пробе почвы показателя «подвижный РО» составляет 151-250 мг/кг, пять баллов присваивается если содержание в пробе почвы показателя «обменный KO» составляет 171-250 мг/кг, пять баллов присваивается, если содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот», при значении показателя рН равном 5 составляет 100-140 мг/кг, а также, при значении показателя рН равном более 5, но менее 6 составляет 80-120 мг/кг, при значении показателя рН равном 6, содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 70-100 мг/кг, пять баллов присваивается при значении в пробе почвы показателя рН равном 6,6-7,0, кроме того, проводят химический анализ проб почвы отобранных на рекультивированном участке и проб почвы отобранных на фоновом участке с определением в них содержания загрязняющих химических веществ, количество которых определяют в зависимости от характера загрязнения, которому подвергся рекультивированный участок, после чего определяют суммарный показатель химического загрязнения почвы, который представляет собой сумму коэффициентов концентрации (Kc) химических веществ за вычетом n-1, где n - количество определяемых химических веществ, причем Kc представляет собой отношение содержания химического вещества в пробе почвы, отобранной на рекультивированном участке, к содержанию химического вещества в пробе почвы, отобранной на фоновом участке, при этом рекультивированному участку в зависимости от значения Kc присваивают определенное количество баллов, а именно при Kc равном менее 16 присваивают 30 баллов, при Kc равном 16-32 присваивают 15 баллов, при Kc 32-128 присваивают 5 баллов, при Kc равном более 128 не присваивают баллы, также на рекультивированном участке выделяют контрольный участок(и), на котором определяют следующие геоботанические показатели: проективное покрытие, равномерность распределения всходов по площади контрольного участка, среднюю высоту наземных побегов на контрольном участке, суммарную долю жизнеспособных растений на контрольном участке, урожайность на контрольном участке, степень развитости корневой системы растений, произрастающих на контрольном участке, количество единиц растений на единицу площади контрольного участка, причем проективное покрытие на контрольном участке определяют как процент площади, занятый проекцией надземных частей растений от общей площади рекультивированного участка, инструментальные измерения проективного покрытия почв растительностью проводят с использованием сетки Раменского или рамки-квадрата, при этом присваивают рекультивированному участку определенное количество баллов по проективному покрытию, а именно: при проективном покрытии на контрольном участке до 10% присваивается 1 балл, при проективном покрытии на контрольном участке 10-20% - 4 балла, при проективном покрытии на контрольном участке 20-40% - 8 баллов, при проективном покрытии на контрольном участке 40-60% - 10 баллов, при проективном покрытии на контрольном участке 60-80% - 15 баллов, при проективном покрытии на контрольном участке свыше 80% - 20 баллов, также рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по показателю, характеризующему равномерность распределения всходов по площади контрольного участка, а именно: при визуальном определении равномерного распределения всходов по всей площади контрольного участка присваивают 15 баллов, при неравномерном распределении всходов - 10 баллов, при наличие оголенных пятен на контрольном участке - 5 баллов, при локальной концентрации всходов на контрольном участке - 1 балл, при отсутствии всходов на контрольном участке баллы не присваиваются, также рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по показателю, характеризующему среднюю высоту наземных побегов на контрольном участке, а именно: при высоте наземных побегов до 12 см присваивают 1 балл, при высоте наземных побегов 12-18 см - 4 балла, при высоте наземных побегов 18-23 см - 8 баллов, при высоте наземных побегов 23-30 - 12 баллов, при высоте наземных побегов свыше 30 см - 15 балов, рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по суммарной доле (в процентах) жизнеспособных растений, которую определяют на контрольном участке визуально с использованием рамки-квадрата, а именно: при суммарной доле жизнеспособных растений на контрольном участке свыше 80% присваивают 10 баллов, при суммарной доле жизнеспособных растений от 60 до 80% - 8 баллов, при суммарной доле жизнеспособных растений от 40 до 60% - 6 баллов, при суммарной доле жизнеспособных растений от 20 до 40% - 2 балла, при суммарной доле жизнеспособных растений менее 20% - 1 балл, рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по урожайности, для определения которой выбирают площадку размером 1 м и производят скашивание и взвешивание скошенной массы и при урожайности менее 0,10 кг/м не присваиваются баллы, при урожайности 0,1-0,5 кг/м присваивается 5 баллов, при урожайности 0,5-1,5 кг/м присваивается 10 баллов, при урожайности более 1,5 кг/м присваивается 15 баллов, рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по степени развитости корневой системы, определяемой визуально с присвоением 15 баллов при хорошо развитой корневой системе, когда корни всех типов имеют сильное разветвление и глубокое проникновение в почву, присвоением 10 баллов при развитой корневой системе, когда корни всех типов имеют сильное разветвление, такое же, как и при хорошо развитой корневой системе и корни имеют проникновение в почву неглубокое, по сравнению с хорошо развитой корневой системой, присвоением 5 баллов при слабо развитой корневой системе, при которой корни имеют более слабое разветвление корней, чем при хорошо развитой и развитой корневой системе и проникновение в почву такое же как, при развитой корневой системе, баллы не присваиваются при неразвитой корневой системе, при которой отсутствует разветвление корней, а проникновение корней в почву такое же, как при слаборазвитой корневой системе, кроме того, рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по количеству единиц растений, которое определяют при помощи сетки Раменского, при количестве единиц растений на 1 м до 200 шт присваивают 1 балл, при количестве единиц растений 200-400 - 2 балла, при количестве единиц растений 400-600 шт - 3 балла, при количестве единиц растений 600-800 шт - 4 балла, при количестве единиц растений 800-1000 шт - 5 баллов, при количестве единиц растений 1000-1200 шт - 6 баллов, при количестве единиц растений 1200-1400 шт - 7 баллов, при количестве единиц растений 1400-1600 шт - 8 баллов, при количестве единиц растений 1600-1800 - 9 баллов, при количестве единиц растений более 1800 - 10 баллов, кроме того, принимают значение коэффициента значимости для агрохимического показателя «подвижный PO», агрохимического показателя «обменный KO» и агрохимического показателя «легкогидролизуемый азот» равным 0,11, а значение коэффициента значимости агрохимического показателя рН принимают равным 0,09, принимают значение коэффициента значимости для суммарного показателя химического загрязнения равным 0,09, принимают значение коэффициента значимости для геоботанического показателя «проективное покрытие» и геоботанического показателя «развитость корневой системы» равным 0,11, принимают значение коэффициента значимости для показателя «равномерность распределения всходов по площади участка» равным 0,09, принимают значение коэффициента значимости для показателя «средняя высота надземных побегов» равным 0,03, принимают значение коэффициента значимости для показателя «суммарная доля жизнеспособных растений» равным 0,07, принимают значение коэффициента значимости для показателя «урожайность» равным 0,02, принимают значение коэффициента значимости для показателя «количество единиц растений на единицу площади» равным 0,06, после чего если рекультивированный участок имеет сельскохозяйственное назначение итоговую интегральную оценку 5 качества восстановления почвенно-растительного покрова определяют по формуле (1), а если рекультивированный участок имеет природоохранное назначение, то итоговую интегральную оценку 5 качества восстановления почвенно-растительного покрова определяют по формуле (2):
i
ai
j
гj
h
S=∑ak+∑gk+hk
j
гj
S=∑gk
i
где a - количество баллов по i-ому агрохимическому показателю;
ai
k. коэффициент значимости i-ого агрохимического показателя;
j
g - количество баллов по j-ому геоботаническому показателю;
гj
k - коэффициент значимости j-ого геоботанического показателя;
h - количество баллов по суммарному показателю химического загрязнения почвы;
h
k - коэффициент значимости по суммарному показателю химического загрязнения почвы,
по значению итоговой интегральной оценки на рекультивированном участке сельскохозяйственного назначения определяют качество проведенных рекультивационных мероприятий на упомянутом участке, а именно: если значение S≥12,05 (оценка восстановления «отлично») и 12,05>S≥8,26 (оценка восстановления «очень хорошо»), то рекультивационные мероприятия на участке проведены успешно и нет необходимости в проведении корректирующих мероприятий, если значение S находится в диапазоне 8,26>S≥4,47 (оценка восстановления «хорошо»), то рекультивационные мероприятия малоуспешные и необходимо проведение корректирующих мероприятий на участке, если значение S находится в диапазоне 4,47>S≥0,69 (оценка восстановления «удовлетворительно»), а также если значение S<0,69 (оценка восстановления «неудовлетворительно»), то рекультивационные мероприятия неуспешные и необходимо повторное проведение полного комплекса работ по рекультивации участка, также по значению итоговой интегральной оценки на участке природоохранного назначения определяют качество проведенных рекультивационных мероприятий на упомянутом участке, а именно: если итоговая оценка ≥15,1 (качество отличное) и если итоговая оценка 15,1>S≥12,75 (качество очень хорошее), то рекультивационные мероприятия проведены успешно и нет необходимости в проведение корректирующих мероприятий, если 12,75>S≥10,4 (качество хорошее), то рекультивационные мероприятия проведены малоуспешно и необходимо проведение корректирующих мероприятий, а если 10,4>S≥8,05 (качество удовлетворительное) или S<8,05 (качество неудовлетворительное), то рекультивационные мероприятия проведены неуспешно и необходимо повторное проведение полного комплекса работ по рекультивации участка.
Сущность заявленного изобретения поясняется диаграммой и таблицами.
сол
На диаграмме показано влияние уровня рН почвы на доступность микро- и макроэлементов для растений.
В таблице 1 показана группировка почв по содержанию в них фосфора и калия.
В таблице 2 показана группировка почв по содержанию в них доступных форм азота (легкогидролизуемый азот по методу Тюрину-Кононовой), мг/кг почвы.
В таблице 3 показана группировка почв по уровню кислотности.
В таблице 4 показана классификация почв по суммарному показателю загрязнения.
В таблице 5 показана классификация рекультивированных участков по показателю «проективное покрытие».
В таблице 6 показана классификация рекультивированных участков по показателю «равномерность распределения всходов по площади».
В таблице 7 показана классификация рекультивированных участков по показателю «средняя высота побегов».
В таблице 8 показана классификация рекультивированных участков по показателю «суммарная доля жизнеспособных и незначительно ослабленных растений».
В таблице 9 показана классификация рекультивированных участков по показателю «урожайность».
В таблице 10 показана классификация рекультивированных участков по показателю «степень развитости корневой системы».
2
В таблице 11 показана классификация рекультивированных участков по показателю касающегося количества единиц растений на единицу (метр квадратный) площади (ед/м).
В таблице 12 показаны показатели, учитываемые в итоговой интегральной оценке качества восстановления почвенно-растительного покрова, и их коэффициенты значимости для территорий, имеющих сельскохозяйственное значение.
В таблице 13 показана классификация рекультивированных участков сельскохозяйственного направления по результатам расчета интегральной оценки.
В таблице 14 показана классификация рекультивированных участков природоохранного назначения по результатам расчета интегральной оценки.
В таблице 15 показаны результаты химического анализа по агрохимическим показателям и значения агрохимической составляющей итоговой интегральной оценки качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированных участках на карьере минерального грунта №4 Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ).
В таблице 16 показаны химические показатели, характеризующие почву на опытных участках.
В таблице 17 показано определение химической составляющей итоговой интегральной оценки качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированных участках.
В таблице 18 приведены результаты оценки геоботанических показателей на карьере минерального грунта №4 Бованенковского НГКМ.
В таблице 19 показано определение геоботанической составляющей итоговой интегральной оценки качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированных участках на карьере минерального грунта №4 Бованенковского НГКМ.
В таблице 20 показано определение итоговой интегральной оценки качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированных участках сельскохозяйственного назначения на карьере минерального грунта №4 Бованенковского НГКМ
Способ оценки качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированных территориях осуществляется следующим образом.
В основе способа лежит комплексный подход, учитывающий взаимосвязь ряда индивидуальных показателей (агрохимических, химических, геоботанических), характеризующих состояние объекта.
Оценка качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированных территориях проводится в конце вегетационного периода путем проведения мониторинговых исследований с определением агрохимических, химических и геоботанических показателей.
Рекультивированные территории делят на участки. Определяют какие из участков являются участками сельскохозяйственнного назначения, а какие - природоохранного.
Для участков сельскохозяйственнного назначения определяют агрохимические показатели, химические показатели и геоботанические показатели. Для участков природоохранного назначения определяют только геоботанические показатели.
Итоговая интегральная оценка качества восстановления почвенно-растительного покрова оценка складывается из суммы баллов присвоенных каждому показателю. Наилучшему результату присваивается максимальный балл, наихудшему - минимальный. Для каждого из показателей вводится коэффициент значимости (весовой коэффициент).
Химические и агрохимические показатели определяются путем отбора проб почвы с рекультивированных участков с последующим химическим анализом. Отбор, хранение и химический анализ проб почвы производится в соответствии с действующими нормативными документами. Отбор проб почвы осуществляют из одного или нескольких слоев или горизонтов методом конверта, по диагонали или любым другим способом. Точечные пробы почвы отбирают ножом или шпателем из прикопок или почвенным буром. При этом составляется объединенная проба почвы путем смешивания не менее чем из пяти точечных проб, отобранных на одной пробной площадке. Масса объединенной пробы почвы должна быть не менее 1 кг.
2
5
2
сол
Определяют в пробах почвы следующие агрохимические показатели: подвижный РО, обменный KO, легкогидролизуемый азот и уровень кислотности почвы рН.
сол
Уровень кислотности почвы рН - это обменная кислотность, обусловленная наличием поглощенных с возможностью обратной отдачи катионов водорода и алюминия, которые вытесняются в жидкую фазу нейтральными солями (в основном хлоридом калия KCl).
2
2
Обменный KO (мг/кг) определяют по методу Кирсанова. Обменный KO это подвижная и легкодоступная форма калия, легко переходящая в почвенный раствор, являющаяся основным источником калийного питания растения. Содержание его в почве служит показателем степени обеспеченности почвы усвояемым калием.
Легкогидролизуемый азот определяют по методу Тюрина-Кононовой. К легкогидролизуемому азоту относят азот органический (амины, амиды), который может в ближайшее время оказаться доступным для растений в результате аммонификации и нитрификации. Количество легкогидролизуемого азота зависит прежде всего от содержания в почве гумуса и общего азота.
2
5
2
5
Подвижный РО (мг/кг) определяют по методу Кирсанова. Подвижный РО это часть фосфатов, извлекаемая из почвы слабокислотными и слабощелочными вытяжками, которые имитируют воздействие на почву корневой системы, характеризующая действительное эффективное плодородие почв.
Определение показателей основных агрохимических свойств почвы позволяют оценить продуктивность и спрогнозировать урожайность земель сельскохозяйственного назначения.
2
5
2
По содержанию подвижного PO, обменного KO, легкогидролизуемого азота и обеспеченности ими растений почвы делят на 6 классов (таблицы 1 и 2). Каждому классу присвоено соответствующее количество баллов.
В зависимости от значения упомянутых агрохимических показателей рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов.
Один балл присваивается в следующих случаях:
2
5
- при содержании в пробе почвы показателя «подвижный РО» ≤25 мг/кг или ≥250 мг/кг;
2
- при содержании в пробе почвы показателя «обменный KO» ≤40 мг/кг или ≥250 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном 5 содержание в почве показателя «легкогидролизуемый азот» составляет <40 мг/кг или >140 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном более 5, но менее 6 - содержание в почве показателя «легкогидролизуемый азот» составляет <30 мг/кг или >120 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном 6 содержание в почве показателя «легкогидролизуемый азот» составляет <30 мг/кг или >100 мг/кг;
сол
- если значение в пробе почвы показателя рН равно 3,0-4,5 или более 8,5.
Два балла присваивается в следующих случаях:
2
5
- если содержание в пробе почвы показателя «подвижный РО» составляет 25-50 мг/кг;
2
- если содержание в пробе почвы показателя «обменный KO» составляет 41-80 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном 5 содержание показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 40-50 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном более 5, но менее 6 содержание показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 30-40 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном 6 содержание показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 30-40 мг/кг.
Три балла присваивается в следующих случаях:
2
5
- если содержание в пробе почвы показателя «подвижный PO» составляет 51-100 мг/кг;
2
- если содержание в пробе почвы показателя «обменный KO» составляет 81-120 мг/кг;
сол
если содержание показателя «легкогидролизуемый азот» в пробе почвы при значении показателя рН равном 5 составляет 50-70 мг/кг,
сол
- если при значении показателя рН равном более 5, но менее 6 содержание показателя «легкогидролизуемый азот» в пробе почвы составляет 40-60 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном 6 содержание показателя «легкогидролизуемый азот» в пробе почвы составляет 40-50 мг/кг.
сол
- при значении в пробе почвы показателя рН равном 4,6-5,57 или 6- 8,5.
Четыре балла присваивается в следующих случаях:
2
5
- если содержание в пробе почвы показателя «подвижный РО» составляет 101-150 мг/кг;
2
- если содержание в пробе почвы показателя «обменный KO» почвы составляет 121-170 мг/кг.
сол
- если содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» при значении показателя рН равном 5 составляет 70-100 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном более 5, но менее 6 содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 60-80 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном 6 содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 50-70 мг/кг;
сол
- если значение в пробе почвы показателя рН равно 5,6-6,5 или 7,1-7,5.
Пять баллов присваивается в следующих случаях:
2
5
- если содержание в пробе почвы показателя «подвижный PO» составляет 151-250 мг/кг;
2
- если содержание в пробе почвы показателя «обменный KO» составляет 171-250 мг/кг.
сол
- если содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» при значении показателя рН равном 5 составляет 100-140 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном более 5, но менее 6 содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 80-120 мг/кг;
сол
- если при значении показателя рН равном 6 содержание в пробе почвы показателя «легкогидролизуемый азот» составляет 70-100 мг/кг;
сол
- если значение в пробе почвы показателя рН равно 6,6-7,0.
сол
Влияние уровня рН почвы на доступность микро- и макроэлементов для растений представлена на диаграмме.
Оптимальные значения показателя для роста растений рН 5,6-7,0.
сол
сол
В таблице 3 приведена градация значений рН с присвоенными баллами. Значениям рН 6,6-7,0 соответствует наибольшее количество баллов.
сол
сол
сол
сол
Допускается корректировка балльной оценки в зависимости от конкретных условий. Например, реакция среды от сильно- до слабокислой характерна для ненарушенных тундровых глеевых торфянистых почв, преобладающих на территории Бованенковской группы нефтегазоконденсатных месторождений. Если значения рН, полученные в ходе контроля, лежат в данном диапазоне (рН 6,6-7,0) им присваивается оценка близкая к максимальной. Значения рН от нейтрального и выше (рН >7) свидетельствуют о техногенной трансформации почвенного покрова. Им присваивается минимальное количество баллов.
Проводят химический анализ проб почвы, отобранных на рекультивированном участке и проб почвы отобранных на фоновом участке, с определением в них содержания загрязняющих химических веществ.
Количество определяемых загрязняющих химических веществ определяется в зависимости от собранной информации о характере загрязнений, которым подвергался рекультивированный участок до начала рекультивации.
Определяют суммарный показатель химического загрязнения почвы, который представляет собой сумму коэффициентов концентрации (Kc) химических веществ за вычетом n-1, где n - количество определяемых химических веществ.
Kc представляет собой отношение содержания химического вещества в пробе почвы, отобранной на рекультивированном участке, к содержанию химического вещества в пробе почвы, отобранной на фоновом участке.
Категория качества почвы определяется по значению суммарного показателя загрязнения почв, рассчитываемого по формуле:
c
c1
ci
cn
Z=K+ …+K+ …+K -(n-1),
где n - число определяемых компонентов
ci
i
фi
K - коэффициент концентрации i-го загрязняющего компонента, равный кратности превышения содержания данного компонента (C) над фоновым значением (С):
Фоновое значение - содержание химического вещества в почве, соответствующее ее природному химическому составу.
Для загрязняющих веществ неприродного происхождения коэффициенты концентрации определяют как частное от деления массовой доли загрязнителя на его предельно допустимой концентрации (ПДК).
6+
Коэффициент рассчитывается по основным загрязняющим веществам: общее железо, медь, никель, цинк, свинец, ртуть, кадмий, хром, марганец, нефтепродукты, фенолы, анионные поверхностно-активные вещества (АПАВ), хлориды, сульфаты, нитраты, аммоний. Возможна корректировка количества учитываемых при расчете показателей загрязняющих веществ в зависимости от конкретных условий.
В зависимости от значения Kc присваивают рекультивированному участку определенное количество баллов, а именно при Kc равном менее 16 присваивают 30 баллов, при Kc равном 16-32 присваивают 15 баллов, при Kc 32-128 присваивают 5 баллов, при Kc равном более 128 не присваивают баллы (см. таблицу 4).
Определяют геоботанические показатели.
Состояние растительного покрова является ключевым показателем качества восстановления земель как сельскохозяйственного, так и природоохранного назначения. Растительный покров обеспечивает стабильное функционирование экосистемы и снижает риск развития негативных экзогенных процессов. Также важной функцией растительного покрова является обеспечение кормовой базы.
На рекультивированном участке выделяют контрольный участок(и), на котором определяют следующие геоботанические показатели, по которым оценивают состояние растительного покрова:
- проективное покрытие на рекультивированном участке (см. таблицу 5);
- равномерность распределения всходов по площади контрольного участка (см. таблицу 6),
- средняя высота наземных побегов на контрольном участке (см. таблицу 7);
- суммарная доля жизнеспособных растений на контрольном участке (см. таблицу 8);
- урожайность на контрольном участке (см. таблицу 9);
- степень развитости корневой системы растений, произрастающих на контрольном участке (см. таблицу 10);
- определяют количество единиц растений на единицу площади контрольного участка (см. таблицу 11).
2
Количество повторных измерений показателей определяется размерами и рельефом наблюдаемого участка. Если оцениваемый участок сильно дифференцирован по элементам рельефа (овраги, уклоны, холмы и т.д.), то количество повторностей должно быть достаточным для учета разнообразия рельефа. В среднем на участке площадью 100 м проводят 5 измерений (за исключением определения показателя урожайности сеяного сообщества).
2
2
Проективное покрытие на контрольном участке рекультивированного участка - процент (%) площади, занятый проекцией надземных частей растений от общей площади биоценоза (рекультивированного участка). Инструментальные измерения проективного покрытия почв растительностью проводятся с использованием сетки Раменского или рамки-квадрата площадью 1 м или 0,25 м.
Рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по проективному покрытию на контрольном участке (см. таблицу 5), а именно:
- при проективном покрытии до 10% (преобладают пятна оголенной почвы, сильно изреженный травостой) присваивается 1 балл;
- при проективном покрытии 10-20%) (изреженный травостой с оголенными пятнами) присваивается 4 балла,
- при проективном покрытии 20-40% (неравномерный травостой с наличием пятен без растительности) присваивается 8 баллов;
- при проективном покрытии 40-60% (равномерный зеленый травостой, без желтых и вытоптанных пятен) присваивается 10 баллов;
- при проективном покрытии 60-80% (плотный, равномерный, однородный травостой) присваивается 15 баллов;
- при проективном покрытии свыше 80% (густой, равномерный, однородный травостой) присваивается 20 баллов.
Рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по показателю, характеризующему равномерность распределения всходов по площади на контрольном участке (см. таблицу 6), а именно:
- при визуальном определении равномерного распределения всходов по всей площади присваивают 15 баллов;
- при неравномерном распределение всходов - 10 баллов;
- при наличии оголенных пятен на участке - 5 баллов;
- при локальной концентрации всходов - 1 балл;
- при отсутствии всходов баллы не присваиваются.
Равномерность распределения всходов по площади определяется визуально.
Рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по средней высоте наземных побегов на участке (см. таблицу 7), а именно:
- при средней высоте наземных побегов до 12 см присваивают 1 балл;
- при средней высоте наземных побегов 12-18 см - 4 балла;
- при средней высоте наземных побегов 18-23 см - 8 баллов;
- при средней высоте наземных побегов 23-30 см - 12 баллов;
- при средней высоте наземных побегов свыше 30 см - 15 балов.
Измерения по показателю «средняя высота побегов растений» производят с использованием мерной линейки установленной от узла кущения на уровне почвы до верхушки надземного побега. При этом инструментальные измерения высоты побегов проводятся по месту измерения проективного покрытия почв в 10 повторностях.
Рекультивированном участку присваивают определенное количество баллов по суммарной доле (в процентах) жизнеспособных растений, которую определяют визуально с использованием рамки-квадрата площадью 1 м или 0,25 м (см. таблицу 8), а именно:
- при суммарной доле жизнеспособных растений свыше 80% присваивают 10 баллов;
- при суммарной доле жизнеспособных растений от 60 до 80% присваивают 8 баллов;
- при суммарной доле жизнеспособных растений от 40 до 60% присваивают 6 баллов;
- при суммарной доле жизнеспособных растений от 20 до 40 присваивают 2 балла;
- при суммарной доле жизнеспособных растений менее 20% присваивают 1 балл.
2
Рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по урожайности, для определения которой выбирают на площадку размером 1 м и производят скашивание и взвешивание скошенной массы (см. таблицу 9), причем:
2
- при урожайности менее 0,10 кг/м не присваиваются баллы;
2
- при урожайности 0,1-0,5 кг/м присваивается 5 баллов;
2
- при урожайности 0,5-1,5 кг/м присваивается 10 баллов;
2
- при урожайности более 1,5 кг/м присваивается 15 баллов.
Для определения урожайности применяют учетную площадку размером 0,5×0,5 м или 1×1 м, с помощью ножниц производят скашивание с дальнейшим взвешиванием скошенной надземной массы на весах.
Рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов в зависимости от степени развитости корневой системы, которую определяют визуально (см. таблицу 10), причем:
- присваивают 15 баллов при хорошо развитой корневой системе, когда корни всех типов имеют сильное разветвление и глубокое проникновение в почву;
- присваивают 10 баллов при развитой корневой системе, когда корни всех типов имеют сильное разветвление, такое же, как и при хорошо развитой корневой системе, а проникновение в почву корни имеют неглубокое, по сравнению с хорошо развитой корневой системой;
- присваивается 5 баллов при слабо развитой корневой системе корни всех типов имеют более слабое разветвление корней, чем при хорошо развитой и развитой корневой системе и неглубокое проникновение в почву такое же, как при развитой корневой системе;
- баллы не присваиваются при неразвитой корневой системе, при которой отсутствует разветвление корней, а проникновение корней в почву неглубокое, такое же, как при слаборазвитой корневой системе.
2
Рекультивированному участку присваивают определенное количество баллов по количеству единиц растений, которое определяют при помощи сетки Раменского, при количестве единиц растений на 1 м до 200 шт присваивают 1 балл, при 200-400 - 2 балла, при 400-600 шт- 3 балла, при 600-800 шт - 4 балла, при 800-1000 шт - 5 баллов, при 1000-1200 шт - 6 баллов, при 1200-1400 шт - 7 баллов, при 1400-1600 шт - 8 баллов, при 1600-1800 - 9 баллов, при более 1800 - 10 баллов.
2
Подсчет количества единиц растений на единицу площади проводят при помощи сетки Раменского, на площади 10×10 см, в учетной площадке 1 м.
Коэффициенты значимости показателей (таблица 12) были определены специалистами опытным путем при проведении серии экспериментов и исследований при проведении работ по рекультивации.
По результатам экспертно-аналитических оценок был присвоен каждому показателю ранг значимости от 1 до 6.
С применением экспертно-аналитических оценок и предыдущего опыта проведения работ по рекультивации, а также в соответствии с рангом значимости распределили на показатели сумму всех коэффициентов значимости показателей, которую принимают равной единице, при этом присвоили каждому показателю коэффициент значимости, а именно: 1 ранг - коэффициент 0,11, 2 ранг - коэффициент 0,09, 3 ранг - коэффициент 0,07, 4 ранг - коэффициент 0,06, 5 ранг - коэффициент 0,03, 6 ранг - - коэффициент 0,02. Чем больше ранг, тем меньше коэффициент значимости показателя.
2
5
2
Принимают значение коэффициента значимости для агрохимического показателя «подвижный РО», агрохимического показателя «обменный KO» и агрохимического показателя «легкогидролизуемый азот» равным 0,11.
сол
Значение коэффициента значимости агрохимического показателя рН принимают равным 0,09.
Принимают значение коэффициента значимости для суммарного показателя химического загрязнения равным 0,09.
Принимают значение коэффициента значимости для геоботанического показателя «проективное покрытие» и геоботанического показателя «развитость корневой системы» равным 0,11.
Принимают значение коэффициента значимости для показателя «равномерность распределения всходов по площади участка» равным 0,09.
Принимают значение коэффициента значимости для показателя «средняя высота надземных побегов» равным 0,03.
Принимают значение коэффициента значимости для показателя «суммарная доля жизнеспособных растений» равным 0,07.
Принимают значение коэффициента значимости для показателя «урожайность» равным 0,02.
Принимают значение коэффициента значимости для показателя «количество единиц растений на единицу площади» равным 0,06.
Определяют итоговую интегральную оценку качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированном участке сельскохозяйственного назначения по формуле:
i
ai
i
гj
h
S=∑ak+∑gk+hk
i
где a - количество баллов по i-ому агрохимическому показателю;
ai
k - коэффициент значимости i-ого агрохимического показателя;
j
g - количество баллов по j-ому геоботаническому показателю;
гj
k - коэффициент значимости j-ого геоботанического показателя;
h - количество баллов по суммарному показателю химического загрязнения почвы;
h
k - коэффициент значимости по суммарному показателю химического загрязнения почвы.
Классификация рекультивированных участков сельскохозяйственного назначения осуществляется в соответствии с таблицей 13.
По значению итоговой интегральной оценки (S) определяют качество проведенных рекультивационных мероприятий на участке сельскохозяйственного назначения, а именно:
- если значение S ≥12,05 (оценка восстановления «отлично») и 12,05>S≥8,26 (оценка восстановления «очень хорошо»), то рекультивационные мероприятия на участке проведены успешно;
- если значение S находится в диапазоне 8,26>S≥4,47 (оценка восстановления «хорошо»), то рекультивационные мероприятия малоуспешные и необходимо проведение корректирующих мероприятий на участке;
- если значение S находится в диапазоне 4,47>S≥0,69 (оценка восстановления «удовлетворительно»), а также если значение S<0,69 (оценка восстановления «неудовлетворительно») то рекультивационные мероприятия неуспешные и необходимо повторное проведение полного комплекса работ по рекультивации участка.
При оценке на рекультивированных участках природоохранного назначения учитываются только геоботанические показатели.
Итоговая интегральная оценка качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированном участке природоохранного назначения определяется как суммарный балл, рассчитанный по формуле:
j
где g - количество баллов по j-ому геоботаническому показателю;
гj
k - коэффициент значимости j-ого геоботанического показателя.
Классификация рекультивированных участков природоохранного направления осуществляется в соответствии с таблицей 14.
Если S ≥15,1 (отлично) и 15,1>S≥12,75 (очень хорошо) рекультивационные мероприятия успешные.
Если 12,75>S≥10,4 (хорошо) рекультивационные мероприятия малоуспешные, необходимо проведение корректирующих мероприятий.
Если 10,4>S≥8,05 удовлетворительно или S<8,05 (неудовлетворительно) рекультивационные мероприятия неуспешные, необходимо повторное проведение полного комплекса работ.
Пример осуществления заявленного способа оценки качества восстановления почвенно-растительного покрова на рекультивированных территориях.
Была осуществлена оценка качества рекультивации, проведенной на опытных участках на карьере минерального грунта №4 Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения (БНГКМ).
Через территорию БНГКМ пролегают маршруты каслания оленьих стад, поэтому рекультивированные территории оценивались как сельскохозяйственные с определением агрохимических, химических и геоботанических показателей.
Для определения агрохимических и химических показателей проводился отбор проб почв с их последующим химическим анализом.
Для отбора проб почв были выбраны 7 пилотных участков рекультивации в зависимости от типа нарушения, степени разрушения и развития процессов трансформации исходного природно-территориального комплекса, на которых выполнен комплекс работ технического и биологического этапа рекультивации.
Рекультивация на карьере минерального грунта №4 БНГКМ, проводилась по следующим технологиям:
- 1 участок - залужение травосмесь №7 (100 кг/га, 150 кг/га, 200 кг/га)+нитроаммофоска (150 кг/га);
- 2- участок - залужение травосмесь №1 (100 кг/га, 150 кг/га, 200 кг/га)+нитроаммофоска (150 кг/га);
- 3 участок - биомат травосмесь №1 (110 кг/га);
- 4 участок - залужение травосмесь №7 (200 кг/га)+гуминовый препарат «Росток» 0,001%;
- 5 участок - залужение травосмесь №1 (200 кг/га)+гуминовый препарат «Росток» 0,001%>;
- 6 участок - залужение травосмесь №1 (200 кг/га)+нитроаммофоска (150 кг/га);
- 7 участок - залужение травосмесь №7 (200 кг/га)+нитроаммофоска (150 кг/га).
Травосмесь №1 имеет следующий состав: мятлик луговой 8%, кострец безостый 23%, овсяница луговая23%, овсяница красная 23%, тимофеевка луговая 23%.
Травосмесь №7 имеет следующий состав: мятлик луговой 30%, кострец безостый 10%, овсяница луговая 10%, овсяница красная 23%, тимофеевка луговая 23%.
2
5
2
сол
i
ai
В пробах почвы, взятых на упомянутых 7 участках, было определено содержание агрохимических показателей в мг/кг: подвижного РО, обменного KO и легкогидролизуемого азота, а также уровень кислотности (рН). В зависимости от количественного содержания и в соответствии с таблицей 1 каждому агрохимическому показателю были присвоены баллы a. По таблице 12 определен коэффициент значимости агрохимических показателей k.
i
ai
i
ai
Вычислено значение агрохимической составляющей ak для каждого показателя на каждом участке. Затем определяем значение суммарной агрохимической составляющей ∑ak.
Результаты химического анализа по агрохимическим показателям и значения суммарной агрохимической составляющей итоговой интегральной оценки качества восстановления почвенно-растительного покрова представлены в таблице 15.
общ
4
6+
-
2-
3-
4+
Также на каждом из семи участков и на фоновом участке определены химические показатели. Для чего провели химический анализ проб почвы взятых на каждом из участков. В таблице 16 приведены результаты химического анализа по химическим показателям, а именно определено содержание 16 загрязняющих компонентов (в мг/кг): Fe, Cu, Ni, Zn, Pb, Hg, Cd, Cr, Mn, нефтепродуктов, фенола, АПАВ, Cl, S0, NO, NH.
c
Определено значения суммарного показателя загрязнения почв Z для каждого из участков:
c
c1
c2
c3
c4
c5
c6
c7
c8
c9
c10
c11
c12
c13
c14
c15
c16
Z=K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K-(16-1),
c1
c
i
i
ci
Так как коэффициент концентрации i-го загрязняющего компонента K при определении Z определяется как кратность превышения содержания данного компонента (C) над фоновым значением (Сф), то при расчете учитывались только показатели, по которым есть превышение фона. В остальных случаях приняли, что загрязнение почв отсутствует (K=0).
i
hi
В соответствии с таблицей 4, присвоили баллы h. По таблице 12 определили коэффициент значимости агрохимических показателей k.
h
Затем определили значение агрохимической составляющей hk (см. таблицу 17).
2
2
Определили геоботанические показатели на всех 7 участках: проективное покрытие (%), равномерность распределения всходов по площади, среднюю высоту побегов (см), суммарную долю жизнеспособных и незначительно ослабленных растений (%), развитость корневой системы, количество единиц растений на единицу площади (ед./м), урожайность сеяного сообщества (кг/м) (см. таблицу 18).
j
j
гj
j
гj
В соответствии с таблицами 5-11 присвоили баллы g. По таблице 12 определили коэффициент значимости каждого агрохимического показателя gk. Затем определили значение суммарной геоботанической составляющей ∑gk.(см. таблицу 19).
j
ai
h
j
гj
Сложили значение суммарной агрохимической составляющей ∑ak, значение агрохимической составляющей hk, суммарной геоботанической составляющей ∑gk (см. таблицу 20) и получили итоговую интегральную оценку качества восстановления S для каждого из участков.
Для участков №№1, 2, 4, 6 качество восстановления оценено как очень хорошее, а мероприятия по рекультивации как успешные, не требующими выполнения дополнительных корректирующих мероприятий.
Для участков №№3, 5, 7 качество восстановления оценено как хорошее, а мероприятия по рекультивации как малоуспешные, требующими выполнения дополнительных корректирующих мероприятий для успешного восстановления участка, (см. таблицу 20).
Заявленное изобретение позволяет достаточно точно оценить эффективность проведенной рекультивации и может быть использовано для оценки эффективности восстановления рекультивированных участков, сельскохозяйственного и природоохранного назначения.