На правах рукописи

ЩИРЕНКО АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ

ТЕХНОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ МЕЛИОРАЦИЙ

РЕКУЛЬТИВИРУЕМЫХ ЗОЛООТВАЛОВ

НА ПРИМЕРЕ ВТОРОЙ СЕКЦИИ

ЗОЛООТВАЛА НОВОЧЕРКАССКОЙ ГРЭС

Специальность 06.01.02 – «Мелиорация, рекультивация и охрана земель»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учной степени кандидата сельскохозяйственных наук

Новочеркасск – 2010 2

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новочеркасская государственная мелиоративная академия»

Научный руководитель – кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Гурина Ирина Владимировна

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Балакай Георгий Трифонович кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Рощина Жанна Викторовна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет»

Защита состоится «29» октября 2010 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 220.049.01 в ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» по адресу: 346428, г. Новочеркасск, Ростовской области, ул. Пушкинская, 111, ауд. 339 (факс (8635)22-44-59).

С диссертацией можно ознакомиться в научном отделе библиотеки, с авторефератом – на сайте ФГОУ ВПО «Новочеркасская государственная мелиоративная академия» (http://www.ngma.su).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью предприятия, просим направлять учному секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан «28» сентября 2010 г.

Учный секретарь диссертационного совета Иванова Н.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования и степень разработанности проблемы.

В результате работы тепловых электростанций Российской Федерации ежегодно образуется более 60 млн. т. золы и шлаков, основное количество которых размещается в золоотвалах. Только в Ростовской области общая площадь отработанных золоотвалов составляет 250 га, в которых размещено более 40 млн. т золы, и в перспективе площади под золоотвалами будут увеличиваться, что связано с планируемым ростом выработки электрической и тепловой энергии на тврдом топливе.

Для устройства золоотвалов из хозяйственного оборота отчуждаются плодородные земли, пригодные для сельскохозяйственного производства.

При этом создаются новые техноприродные геосистемы, нуждающиеся в рекультивации и мелиорации.

Пыление золоотвалов наносит огромный вред окружающей среде и вызывает появление различных заболеваний у населения. Золоотвалы обладают повышенной потенциальной опасностью, так как являются объектами, приводящими к чрезвычайным ситуациям в случае их повреждения.

Предотвращение и устранение ущерба, наносимого ландшафтам золоотвалами, достигается: обоснованным выбором места размещения и соответствующим их обустройством с учтом возможности последующего использования; обеспечением устойчивости склонов при формировании отвалов;

проведением работ по их рекультивации, и последующему улучшению (окультуриванию) с использованием технологий растительных (фито-) мелиораций.

По данным ряда авторов (Чибрик Т.С., Басниной Л.В. Махнева А.К., Чекасиной Е.В., Пасынковой М.В., Белозеровой Т.И., Пикаловой Г.М., Каар Э.В., Вишня Б.Л., Прозоровой Т.А., Лукиной Н.В., Жак М., Шубина Ф.М., Беспрозвана С.Я., Серой Г.П., Трубиной М.Р., Ивановой Н.А., Pavlovic P., Weinstein L.H. и др.) важным фактором успешности проведения растительных мелиораций антропогенно-трансформированных ландшафтов, и в частности отработанных золоотвалов, является устойчивость (или антропотолерантность) создаваемых фитоценозов, то есть способность их противостоять воздействиям окружающей среды с целью самосохранения. Исследования вышеуказанных и ряда других авторов были направлены, в основном, на изучение естественного зарастания отработанных золоотвалов и лишь некоторые – на изучение фитоценозов на основе многолетних трав, культивируемых на золе с покрытием ее слоем черноземной почвы, торфом и на «чистой»

золе без покрытия на рекультивируемых золоотвалах.

В связи с этим, особую актуальность приобретают исследования, направленные на изучение технологий растительных мелиораций на основе фитоценозов из многолетних травосмесей на рекультивируемых золоотвалах тепловых электростанций, на что направлена настоящая работа.

Цель исследований – научное обоснование и разработка технологии растительных мелиораций на основе фитоценозов из многолетней травосмеси на рекультивируемых золоотвалах тепловых электростанций, обеспечивающей снижение негативного воздействия на окружающую среду.

Достижение поставленной цели связано с решением следующих задач:

- обобщить существующий опыт и выявить особенности растительных (фито-) мелиораций при биологической рекультивации золоотвалов тепловых электростанций;

- выполнить обследование второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС для установления наличия и оценки произрастающих на его поверхности видов растительности;

- произвести отбор образцов рекультивационного слоя для агрохимического анализа и анализа на содержание тяжлых металлов;

- выполнить лабораторные исследования для изучения закономерностей роста, развития многолетних травосмесей в вегетационных сосудах;

- заложить опытные участки с многолетней травосмесью на рекультивируемой второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС;

- разработать элементы технологического процесса биологической рекультивации золоотвала Новочеркасской ГРЭС;

- оценить эффективность предлагаемой технологии растительных мелиораций рекультивируемого золоотвала, исключающей его негативное воздействие на окружающую среду.

Объект исследований – вторая отработанная секция золоотвала Новочеркасской ГРЭС.

Предмет исследований – технологический процесс биологической рекультивации золоотвала тепловой электростанции с использованием растительных мелиораций.

Методологическая и эмпирическая база исследования. В диссертационной работе использованы лабораторный и полевой опыты, выполненные в соответствии с общепринятыми методическими требованиями: Методические указания по проведению лабораторных опытов в вегетационных сосудах; Методические указания по проведению полевых опытов с кормовыми культурами ВНИИК и др.

Наблюдения и учеты при проведении исследований проводились с использованием стандартных методик, приборов, оборудования и прикладных программ на персональном компьютере. Обработка экспериментальных данных осуществлялась методами математической статистики.

Научные результаты, выносимые на защиту:

- теоретическое обоснование направления исследований по растительным мелиорациям рекультивируемой секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС для условий степной зоны РФ;

- состав травосмеси для растительных мелиораций рекультивируемого золоотвала, установленный в лабораторных условиях;

- агротехнические примы возделывания многолетней травосмеси в условиях рекультивируемого золоотвала;

- закономерности влияния минерального питания на рост, развитие и продуктивность культивируемой на золоотвале травосмеси в условиях естественной влагообеспеченности;

- показатели фотосинтетической деятельности посевов многолетней травосмеси на рекультивируемом золоотвале;

- технология биологической рекультивации золоотвала с использованием приемов растительных мелиораций;

- эколого-экономическая оценка эффективности растительных мелиораций на второй секции рекультивируемого золоотвала Новочеркасской ГРЭС.

Личный вклад автора в получении результатов, изложенных в диссертации, заключается в постановке цели и задач, обосновании направления исследований, выборе методик, проведении лабораторного и полевого опытов, обработке и анализе полученных данных, подготовке диссертации, выводов и предложений производству, внедрении полученных результатов на рекультивируемом золоотвале Новочеркасской ГРЭС.

Достоверность результатов исследований подтверждается большим объмом экспериментальных данных, полученных в результате лабораторного и полевого опытов, выполненных в многократной повторности; достаточным объмом расчтных данных; высокой степенью достоверности результатов теоретических и экспериментальных исследований, отражающих особенности биологического этапа рекультивации золоотвала с использованием методов и способов мелиорации; положительными результатами опытнопроизводственной проверки.

Научная новизна результатов исследований заключается в том, что впервые для природно-климатических условий степной зоны Ростовской области:

- установлен и обоснован состав культур многолетней травосмеси для растительных (фито-) мелиораций рекультивируемой второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС;

- разработаны агротехнические примы возделывания травосмеси на супесчаном рекультивационном слое золоотвала;

- установлены закономерности влияния естественной влагообеспеченности и минерального питания на рост, развитие и продуктивность травосмеси в условиях рекультивируемого золоотвала;

- изучена фотосинтетическая деятельность посевов многолетней травосмеси на рекультивируемой секции золоотвала;

- определено влияние растительных мелиораций на агрохимические свойства рекультивационного слоя;

- разработана технология биологического этапа рекультивации второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС с использованием многолетней травосмеси;

- выполнена эколого-экономическая оценка эффективности растительных мелиораций рекультивируемого золоотвала.

Теоретическая и практическая значимость работы. Установлен и обоснован состав культур многолетней травосмеси для растительных мелиораций золоотвалов тепловых электростанций, а также закономерности влияния естественной влагообеспеченности и минерального питания на рост, развитие и продуктивность травосмеси в условиях золоотвала.

Разработана и рекомендована производству технология биологической рекультивации второй секции золоотвала площадью 76 га на основе примов растительных мелиораций, направленная на создание устойчивых фитоценозов и новых эдафотопов на рекультивируемой территории и обеспечивающая снижение негативного воздействия отработанного золоотвала на окружающую среду. Предотвращенный ущерб составил 11581,96 тыс. руб.

Результаты исследований внедрены на второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертация соответствует формуле научной специальности 06.01.02 – «Мелиорация, рекультивация и охрана земель», а именно пункту 15 – «Исследования этапов рекультивации земель (подготовительного, технического, биологического), оптимального рекультивационного режима восстанавливаемых земель».

Апробация и реализация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на научнопрактических конференциях и семинарах ЮРГТУ (НПИ) (2005 г.), ФГОУ ВПО НГМА (2006-2009 г.), ФГНУ РосНИИПМ (2009 г.), ФГОУ ВПО КубГАУ (2009 г.), ФГОУ ВПО МГУП (2008-2009 гг.). В 2010 году проект «Технология растительных мелиораций рекультивируемой второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС» получил грант Российского аграрного движения (РАД), соискатель награжден дипломом за лучший проект. Результаты исследований внедрены на второй секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС на площади 76 га.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в печатных работах, в том числе 3 научные статьи – в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.

Структура диссертации. Работа изложена на 163 страницах машинописного текста, состоит из 5 глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы из 153 наименований, в том числе 8 иностранных авторов, содержит 19 таблиц, 26 рисунков и 12 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведены актуальность, цель и задачи, научная новизна проведенных исследований, научные результаты, выносимые на защиту, объект и предмет исследований, методология исследований, личный вклад автора, достоверность результатов исследований, практическая ценность, реализация и апробация работы.

Первая глава посвящена анализу существующих направлений биологического этапа рекультивации отработанных золоотвалов тепловых электростанций.

Растительные мелиорации отработанных золоотвалов являются одним из наиболее эффективных способов их биологической рекультивации. Исследованиями установлено, что закрепление поверхности пылящих золоотвалов созданием на них фитоценозов позволяет практически полностью прекратить их пыление и водную эрозию их поверхности. В качестве культурфитомелиорантов используются многолетние злаковые и бобовые травы, толерантные к комплексу неблагоприятных природно-климатических и эдафических условий, создаваемых на золоотвалах, способные формировать густую дернину, препятствующую развитию процессов водной и ветровой эрозии на поверхности рекультивируемых золоотвалов (Чибрик Т.С., Баснина Л.В., Чекасина Е.В., Пасынкова М.В., Пикалова Г.М., Иванова Н.А., Pavlovic P., Weinstein L.H. и др.). Однако, комплексные исследования по биологической рекультивации золоотвалов с использованием растительных мелиораций для условий степной зоны Ростовской области отсутствуют.

Во второй главе изложены результаты агротехнического обследований второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС, программа и методика, дана характеристика климатических условий места проведения исследований.

Вторая отработанная секция золоотвала Новочеркасской ГРЭС площадью 76 га расположена в 8 км к юго-востоку от г. Новочеркасска между станицами Кривянской и Заплавской. В 2002 г. на золоотвале были выполнены работы технического этапа рекультивации, которые предусматривали создание на его поверхности рекультивационного слоя толщиной 30-40 см из супесчаного и суглинистого субстратов.

В результате выполненного агротехнического обследования было установлено, что на поверхности золоотвала наблюдалась интенсивная дефляция как нанесенных субстратов, так и высохшей золы, что создавало неблагоприятные условия для формирования естественных фитоценозов. Установлена невозможность саморекультивации (самозарастания) золоотвала, поскольку в результате интенсивного ветрового воздействия наблюдается дефляция рекультивационного слоя и обнажение золошлаковых отложений, на которых растения произрастать не могут. Анализ образцов рекультивационного слоя позволил установить, что в них практически отсутствует органическое вещество (гумус). В образцах, отобранных с горизонта 20-40 см, содержится вдвое большее количество тяжелых металлов, чем в образцах, отобранных с горизонта 0-20 см. Рекультивационный слой не обеспечен питательными элементами в количествах, достаточных для произрастания растений. Так, содержание нитратного азота в слое 0-20 см составляло 0,38 мг/кг, фосфора – 7 мг/кг, калия – 48 мг/кг. Таким образом, установлена необходимость внесения азотно-фосфорных удобрений.

Результаты выполненного агротехнического обследования второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС позволили сделать вывод о необходимости биологической консервации объекта с использованием технологий растительных мелиораций.

В связи с этим, были выполнены исследования по обоснованию и разработке технологии биологического этапа рекультивации, направленные на создание на отработанном золоотвале антропотолерантного фитоценоза, состоящего из травянистых растений с хорошо развитой корневой системой, засухоустойчивых, не требовательных к почвенному плодородию и обладающих хорошими мелиоративными качествами.

Исследования проводились в течение 2006-2008 гг. Годы проведения исследований были различными по метеоусловиям: 2006 г. – полузасушливый (ГТК = 0,81); 2007 г. – полусухой (ГТК = 0,43); 2008 г. – засушливый (ГТК = 0,75).

Для решения поставленных задач были проведены лабораторный опыт в вегетационных сосудах и полевые исследования согласно схемам опытов 1 и 2.

Опыт I – Изучить возможность произрастания сельскохозяйственных культур на золоотвале Новочеркасской ГРЭС (лабораторный опыт в вегетационных сосудах).

Вариант 1 – пырей + люцерна (без удобрений);

Вариант 2 – пырей + люцерна (расчетная доза минеральных удобрений);

Вариант 3 – пырей + люцерна (повышение дозы минеральных удобрений на 30 %);

Вариант 4 – эспарцет + пырей (без удобрений);

Вариант 5 – эспарцет + пырей (расчетная доза минеральных удобрений);

Вариант 6 – эспарцет + пырей (повышение дозы минеральных удобрений на 30 %);

Вариант 7 – эспарцет + пырей + кострец (без внесения удобрений);

Вариант 8 – эспарцет + пырей + кострец (расчетная доза минеральных удобрений);

Вариант 9 – эспарцет + пырей + кострец (повышение дозы минеральных удобрений на 30 %).

Исследования в вегетационных сосудах предусматривали наблюдения за ростом, развитием смесей многолетних трав на фоне различных доз удобрений. Исследования проводились в шестикратной повторности каждого варианта.

Опыт II – Изучить рост и развитие многолетней травосмеси в условиях золоотвала при естественной влагообеспеченности и различном пищевом режиме (полевой опыт).

Вариант 1 – эспарцет + пырей + кострец (без удобрений);

Вариант 2 – эспарцет + пырей + кострец (расчетная доза минеральных удобрений);

Вариант 3 – эспарцет + пырей + кострец (повышение дозы минеральных удобрений на 30 %).

Повторность вариантов в опыте трехкратная. Площадь каждой повторности опыта составляла 100 м2, а общая площадь под опытом – 0,13 га. В опытах применялись районированные сорта многолетних трав.

В третьей главе приведены результаты лабораторных исследований по подбору культур для биологической рекультивации золоотвала.

Лабораторный опыт предусматривал наблюдения за ростом, развитием двух- и трехкомпонентных травосмесей на фоне различных доз удобрений в вегетационных сосудах, заполненных золой и песком. В результате лабораторного опыта были подобраны культуры, способные создать устойчивый фитоценоз в условиях рекультивируемого золоотвала.

Посев исследуемых травосмесей проводился 25 декабря 2005 г. Глубина заделки семян в сосудах составляла 2-3 см. В опыте в качестве минерального удобрения использовалась диамофоска (N9-10%; P25-26%; К25-26%). Расчтная доза составила N60P120К90 кг/га д.в. Норма удобрений вносилась с учтом площади вегетационного сосуда (S = 0,0314 м2) и схемы вариантов опыта.

Через 25-30 дней были отмечены первые всходы (15 %), а ещ через две недели – 75 % всходов исследуемых культур. Наиболее высокая густота стояния трав в травосмесях наблюдалась у эспарцета – 93 %, пырея – 76 %, костреца – 85 %. Эти культуры имели высокие показатели густоты стояния независимо от состава травосмеси. У люцерны наблюдалась более низкая густота стояния – 42 %.

Анализ данных динамики линейного роста изучаемых культур, показал, что в среднем по вариантам опыта наибольшую высоту имели растения пырея – 19,4 см, костреца – 16,2 см и эспарцета – 9,8 см. У растений люцерны наблюдались более низкие показатели линейного роста, которые к 15.04.06 г.

в среднем по вариантам опыта составили 6,5 см. Наиболее высокие показатели глубины проникновения корневых систем отмечены у пырея и костреца – 13,8 см и 12,3 см соответственно; глубина корневой системы люцерны составила 3,1 см.

На основании результатов лабораторного опыта в вегетационных сосудах, проведенного по схеме опыта I, были составлены ряды фактических норм внесения минеральных удобрений и соответствующие им показатели нарастания сырой биомассы и накопления сухого вещества травосмеси эспарцет + пырей + кострец. По этим данным были построены параболические кривые, отражающие полученные зависимости (рисунок 1).

Анализ полученных математических зависимостей (рисунок 1) позволил отметить, что на нарастание сырой биомассы и накопление сухого вещества наибольший эффект оказывали минеральные удобрения, внесенные расчетной и повышенной на 30 % дозой, в сравнении с этими же показателями, полученными без внесения удобрений. Необходимо отметить, что повышенная доза (1,3n) внесения минеральных удобрений лишь незначительно способствовала увеличению нарастания биомассы травосмесей.

Таким образом, в результате проведенного лабораторного опыта было установлено, что наиболее пригодными для биологической рекультивации отработанного золоотвала являются травосмеси: пырей + эспарцет и эспарцет + пырей + кострец.

Результаты лабораторных исследований позволили отметить, что исследуемые травы в начальный период вегетации развивают корневую систему, а затем формируют надземную массу, что является положительным моментом для произрастания этих растений в условиях рекультивируемого золоотвала, особенно в экстремальные по метеорологическим условиям годы.

Также было установлено, что наиболее высокие показатели нарастания сырой биомассы и накопления сухого вещества отмечались у травосмеси эспарцет + пырей + кострец. Эта травосмесь была рекомендована для закладки полевого опыта на второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС.

Рисунок 1 – Зависимости нарастания сырой биомассы (mб.с.) и сухого вещества (mс.в.) травосмеси эспарцет + пырей + кострец от дозы минеральных удобрений (Дм.у.).

В четвертой главе изложены результаты полевых исследований посевов травосмеси эспарцет + пырей + кострец на второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС.

До посева травосмеси были выполнены планировочные работы рекультивационного слоя с целью выравнивания его поверхности. Основными приемами обработки рекультивационного слоя являлось выравнивание и прикатывание его поверхности до и после посева. Последовательность и сроки выполнения агротехнических операций при залужении поверхности золоотвала представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Агротехника травосмеси эспарцет + пырей + кострец на второй секции золоотвала НчГРЭС, 2006 г.

рений 4. Подготовка травосмеси (смешивание се- 1-2/ мян многолетних трав) Посев травосмеси эспарцет + пырей + кострец проводили сплошным рядовым способом с междурядьями 15 см после внесения минеральных удобрений дозой N30P30K30 кг/га д.в. и прикатывания поверхности гладкими катками. Норма высева компонентов травосмеси составила: эспарцет – кг/га, пырей – 15 кг/га, кострец – 15 кг/га. Непосредственно перед посевом была проведена подготовка семян к посеву, то есть их смешивание в необходимых количествах. Посев осуществлялся зернотравяной сеялкой. Глубина заделки семян составила 3-4 см.

В последующие годы (2007-2008 гг.) в период вегетации травосмеси проводились уходные работы, поскольку травосмесь эспарцет + пырей + кострец является многолетней.

В процессе исследований изучено влияние различной по годам наблюдений естественной влагообеспеченности и минерального питания на рост и развитие травосмеси, произрастающей в условиях золоотвала. В результате исследований трехлетнего цикла развития травосмеси установлено, что наиболее высокие показатели высоты растений травосмеси и развития корневой системы отмечены у растений: эспарцета – высота 97 см, глубина проникновения корней – 53 см; пырея и костреца – соответственно 119 см и 56 см при внесении повышенной на 30 % от расчетной дозы минеральных удобрений.

Установлена зависимость продуктивности травосмеси, произрастающей на рекультивируемом золоотвале, от минерального питания на фоне естественной влагообеспеченности (таблица 2).

Таблица 2 – Продуктивность многолетней травосмеси в зависимости от влагообеспеченности и минерального питания, 2006-2008 гг.

Показатели продуктивности Отклонение от контроля:

Отклонение от контроля:

Отклонение от контроля:

Отклонение от контроля:

Отклонение от контроля:

Отклонение от контроля:

В среднем за 3 года (2006-2008 гг.) наибольшая продуктивность травосмеси в условиях золоотвала обеспечивалась на варианте 3 с внесением повышенной на 30 % дозы минеральных удобрений. Здесь показатели зеленой массы и сухого вещества составили соответственно 39,8 т/га и 9,9 т/га, что на 8,4 т/га или 21,1 % превышает показатели, полученные на варианте 2 с внесением расчетной дозы минеральных удобрений.

Экспериментально определена фотосинтетическая деятельность посевов травосмеси в условиях второй отработанной секции золоотвала. Ее показатели представлены на рисунке 2.

Установлено, что максимальная площадь листовой поверхности травосмеси – 39,8 тыс. м2/га, фотосинтетический потенциал за вегетацию травосмеси – 4837 тыс. м2/га · дн. и средняя продуктивность фотосинтеза – 6, г/м2 · сут. наблюдалась при внесении повышенной на 30 % дозы минеральных удобрений, что позволило сформировать 9,9 т/га сухой массы растений.

В процессе исследований изучено влияние проведенных растительных мелиораций на агрохимические свойства рекультивационного слоя. Отмечены положительные протекающие процессы, способствующие увеличению количества органического вещества в песчаном субстрате вследствие отторжения биомассы и корневой системы растений, а также снижение содержания тяжелых металлов в верхнем 0-20 см слое.

Рисунок 2 – Фотосинтетическая деятельность посевов травосмеси третьего года в условиях второй отработанной секции золоотвала.

Разработан технологический процесс биологической рекультивации второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС с использованием многолетней травосмеси, включающий подготовку поверхности золоотвала к посеву многолетней травосмеси, подготовку семян к посеву, способ посева, норму высева и сроки посева, обработку поверхности золоотвала до и после посева травосмеси, уход за посевами, проектно-сметную документацию и мониторинг биологической рекультивации. Технологическая схема возделывания многолетней травосмеси представлена в таблице 3.

Таблица 3 – Технологическая схема возделывания многолетней ционная пла- ДТ-75М П-2,3А поверхности перед посевом Внесение удобрений Ранневесенцелью удаления нее бороно- БЗСС-1,0 ДТ-75М поверхностно В пятой главе дана эколого-экономическая оценка ущерба, предотвращенного в результате проведения растительных мелиораций при биологической консервации второй секции золоотвала. Проведенная растительная мелиорация отработанного золоотвала позволила полностью исключить воздействие пыльных бурь на площади более 8 тыс. км2. В данном случае достаточно сложно выполнить экономическую оценку внедренной технологии биологической консервации золоотвала, так как прибыль от производства продукции на рекультивируемых землях не будет получена. Однако, оценить эффективность применяемой технологии возможно с позиций предотвращенного экологического ущерба. Экологический ущерб от ухудшения и разрушения почв и земель под воздействием отработанного золоотвала Новочеркасской ГРЭС выражается в деградации почв и земель, а также загрязнении земель химическими веществами. Результаты расчетов ущерба, предотвращенного в результате фитомелиорации второй секции золоотвала, представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Показатели предотвращенного ущерба в результате применения разработанной технологии растительных мелиораций при биологической рекультивации второй секции золоотвала НчГРЭС Предотвращенный ущерб от деградации почв и земель на рассматриваемой 32,06 3374, территории, тыс. руб./год Предотвращенный ущерб от загрязнения земель химическими веществами, 76,94 8098, тыс. руб./год Общая величина предотвращенного ущерба, тыс. руб./год Таким образом, в результате применения растительных мелиораций при биологической консервации секции золоотвала площадью 76 га общая величина предотвращенного ущерба от ухудшения и разрушения почв и земель в районе воздействия отработанного золоотвала составила 11581,96 тыс.

руб./год.

ВЫВОДЫ

1. На основании анализа литературных источников установлено, что одним из путей устранения негативного влияния отработанных золоотвалов тепловых электростанций является их рекультивация, преобладающим направлением которой считается санитарно-гигиеническое (биологическая консервация), реализуемое методами и способами мелиорации, поскольку использование золоотвалов в народном хозяйстве экономически и экологически нецелесообразно.

2. Агротехническим обследованием второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС площадью 76 га установлено отсутствие его естественного зарастания и обоснована необходимость проведения работ по биологической рекультивации с использованием технологий растительных мелиораций.

Лабораторными исследованиями по подбору культурфитомелиорантов, выполненными в вегетационных сосудах, установлено, что наиболее пригодной для биологической рекультивации золоотвала является травосмесь эспарцет + пырей + кострец, растения которой в начальный период вегетации развивают корневую систему, а затем надземную массу, что является особенно важным в экстремальных условиях их произрастания.

4. Разработаны агротехнические приемы возделывания травосмеси эспарцет + пырей + кострец, включающие выравнивание поверхности рекультивационного слоя, внесение минеральных удобрений, способ, норму высева и срок посева, прикатывание до и после посева.

5. В результате исследований трехлетнего цикла развития травосмеси в условиях естественной влагообеспеченности установлено, что наиболее высокие показатели высоты растений травосмеси и развития корневой системы отмечены у растений эспарцета – высота 97 см, глубина проникновения корней – 53 см, у пырея и костреца – соответственно 119 см и 56 см при внесении повышенной на 30 % от расчетной дозы минеральных удобрений.

6. Установлена зависимость продуктивности травосмеси от минерального питания на фоне естественной влагообеспеченности. В среднем за 3 года (2006-2008 гг.) наибольшая продуктивность травосмеси обеспечивалась на варианте 3 с внесением повышенной на 30 % дозы минеральных удобрений.

Показатели зеленой массы и сухого вещества на этом варианте составили соответственно 39,8 т/га и 9,9 т/га, что на 8,4 т/га или 21,1 % превышает показатели, полученные на варианте 2 с внесением расчетной дозы минеральных удобрений.

7. Исследованиями фотосинтетической деятельности посевов травосмеси в условиях второй отработанной секции золоотвала установлено, что максимальная площадь листовой поверхности травосмеси составляет 39, тыс. м2/га, фотосинтетический потенциал за вегетацию травосмеси – 4836, тыс. м2/га · дн. и средняя продуктивность фотосинтеза – 6,7 г/м2 · сут. наблюдались при внесении повышенной на 30 % дозы минеральных удобрений, что позволило сформировать 9,9 т/га сухой массы растений.

8. Установлено, что в результате проведенных растительных мелиораций отмечены положительные процессы в рекультивационном слое, способствующие увеличению количества органического вещества в песчаном субстрате вследствие отторжения биомассы и корневой системы растений, а также снижение содержания тяжелых металлов в верхнем 0-20 см слое.

9. Разработана технология биологической рекультивации золоотвала, включающая подготовку поверхности золоотвала к посеву многолетней травосмеси, подготовку семян к посеву, способ посева, норму высева и сроки посева, обработку поверхности золоотвала до и после посева травосмеси, уход за посевами, проектируемые технологические операции и требования к их качеству, мониторинг биологической рекультивации.

10. Предотвращенный ущерб в результате внедрения разработанной технологии растительных мелиораций при биологической консервации второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС площадью 76 га составил 11581,96 тыс. руб./ год.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Для предотвращения негативного влияния отработанных золоотвалов тепловых электростанций необходимо проводить их биологическую консервацию с использованием технологий растительных мелиораций.

2. При растительных мелиорациях золоотвалов рекомендуется использовать многолетнюю травосмесь эспарцет + пырей + кострец, высеваемую ранней весной с соотношением компонентов: эспарцет – 10 кг/га, пырей – кг/га, кострец – 15 кг/га.

3. В условиях естественной влагообеспеченности, характерной для степной зоны Российской Федерации, целесообразно внесение повышенной на 30 % дозы минеральных удобрений, при которой обеспечиваются наиболее высокие показатели роста и развития растений травосмеси, накопления сухой массы (9 т/га). Полученный в результате применения разработанной технологии биологической консервации золоотвала травостой полностью исключает воздействие пыльных бурь на прилегающие территории. Предотвращенный ущерб окружающей среде составляет 11581,96 тыс. руб./год.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

Статьи в периодических научных изданиях, рекомендованных ВАК 1. Гурина, И.В. О возможности консервации золоотвалов методом фитомелиорации / И.В. Гурина, А.И. Щиренко // Мелиорация и водное хозяйство. – 2009. – № 3 – С. 39-41 (автор – 50 %) 2. Иванова, Н.А. Результаты полевых исследований на второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС // Н.А. Иванова, И.В. Гурина, А.И. Щиренко // Труды Кубанского государственного аграрного университета. – 2009. – № 4(19) – С. 162-165 (автор – 50 %) 3. Гурина, И.В. Продуктивность травосмеси на рекультивируемом золоотвале при естественной влагообеспеченности // И.В. Гурина, А.И. Щиренко, С.Ф. Шемет // Мелиорация и водное хозяйство. – 2010. – № 4 – С. 43автор – 50 %) 4. Гурина, И.В. Биологический этап рекультивации золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И.В. Гурина, И.А. Щиренко, А.А. Гнеуш // Научнотехническое творчество студентов вузов: Матер. Всерос. смотра-конкурса науч.-техн. творчества студ. вузов «Эврика-2005». – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2005. – Ч. 3. – С. 21-24. (автор – 50 %) 5. Щиренко, А.И. Существующие методы мелиорации деградированных земель / А.И. Щиренко // Проблемы землеустройства и кадастров: сб.

статей студ. и молодых ученых, посвящ. 25-летию спец. «Землеустройство».

Вып. 1. – Новочеркасск, 2006. – С. 47-49.

6. Гурина, И.В. Существующие направления биологической рекультивации золоотвалов / И.В. Гурина, А.И. Щиренко, А.А. Гнеуш // Проблемы мелиорации и водного хозяйства: Матер. науч.-практ. конф. студ. и молодых ученых, посвящ. 100-летию мелиорат. образов. на юге России. Вып. 6. - Новочеркасск: ООО НПО «Темп», 2007. – С. 83-87 (автор – 50 %) 7. Щиренко, А.И. О проведении исследований по биологической рекультивации отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / А.И.

Щиренко, А.А. Гнеуш // Проблемы мелиорации и водного хозяйства: Матер.

науч.-практ. конф. студ. и молодых ученых, посвящ. 75-летию НИМИ. Вып.

7. – Новочеркасск, 2008. – С. 53-56 (автор – 50 %) 8. Гурина, И.В. Результаты лабораторных исследований по подбору культур для фитомелиорации золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И.В. Гурина, А.И. Щиренко, А.А. Гнеуш // Безопасность водохозяйственный объектов юга России и мелиорации антропогенных ландшафтов: Матер. Всерос. научпракт. конф. 24-25 января 2008 г., г. Новочеркасск. – Новочеркасск: Лик, 2008. – С. 104-106 (автор – 50 %) 9. Гурина, И.В. Результаты агротехнического обследования второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И.В. Гурина, А.И.

Щиренко // Мелиорация и водное хозяйство: Матер. Всерос. науч.-практ.

конф. 25-26 сентября 2008 г., г. Новочеркасск. Вып. 6. – Новочеркасск: Лик, 2008. – С. 256-258 (автор – 50 %) 10. Щиренко, А.И. Мероприятия по снижению негативного влияния золоотвалов тепловых станций на окружающую среду / А.И. Щиренко, А.А.

Гнеуш // Проблемы землеустройства и кадастров «Современные тенденции развития земельного кадастра и землеустройства в ЮФО»: Сб. статей студ. и молодых ученых. Вып. 6. – Новочеркасск: НГМА, 2008. – С. 114-116 (автор – 50 %) 11. Гурина, И.В. Исследования по проблеме биологической рекультивации урбанизированных территорий / И.В. Гурина, А.И. Щиренко // Роль мелиорации и водного хозяйства в реализации национальных проектов: Матер. междунар. науч.-практ. конф. Ч. 1. – Москва, 2008. – С. 88-93 (авторИванова, Н.А. Агротехнические приемы возделывания травосмеси на второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / Н.А.

Иванова, И.В. Гурина, А.И. Щиренко // Проблемы повышения эффективности орошаемых земель: материалы науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 20- ноября 2008 г. – Новочеркасск: НГМА, 2008. – С. 124-127 (автор – 50 %) 13. Иванова, Н.А. Эколого-экономическая оценка ущерба, предотвращенного в результате фитомелиорации второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / Н.А. Иванова, И.В. Гурина, А.И. Щиренко // Вопросы мелиорации. – 2009. – № 1-2. – С. 84-88 (автор – 50 %) 14. Гурина, И.В. Проблемы биологической консервации золоотвалов тепловых электростанций / И.В. Гурина, А.И. Щиренко // Сб. трудов I Всерос. науч. конф. «Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства» 18-19 марта 2009 г., г. Краснодар. – Краснодар, 2009. – С. 74-79 (автор – 50 %) 15. Гурина, И.В. Особенности биологической рекультивации золоотвалов / И.В. Гурина, А.И. Щиренко // Роль мелиорации в обеспечении продовольственной и экологической безопасности России: Матер. междунар. науч.-практ. конф. – Москва, 2009. – С. 135-139 (автор – 50 %) 16. Иванова, Н.А. Мониторинг биологической рекультивации второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / Н.А. Иванова, И.В.

Гурина, А.И. Щиренко // Материалы науч.-практ. конф. «Эффективность мелиораций на юге России» 23-24 сентября 2009 г., г. Новочеркасск. Вып. 7. – Новочеркасск: Лик, 2009. – С. 174-176 (автор – 50 %) 17. Гурина, И.В. Мониторинг состояния растительности на второй отработанной секции золоотвала Новочеркасской ГРЭС / И.В. Гурина, А.И.

Щиренко, А.А. Гнеуш // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия: сб. ст. ФГНУ «РосНИИПМ» / Под ред. В.Н. Щедрина. – Новочеркасск: ООО «Геликон», 2009. – Вып. 42. – С. 195-198 (автор – 50 %) Подписано в печать 27.09. Бумага офсетная. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,0.

Тираж 100 экз.

Отпечатано в типографии НГМА.

346428, г. Новочеркасск, ул. Пушкинская, 111.