Мелиоративный потенциал на растительном покрове породных отвалов угольных шахт Донбасса

Создание экологически сбалансированных оптимальных посттехногенных ландшафтов на Донбассе. Динамика формирования мелиоративного потенциала отвалов угольных шахт. Фиторекультивация складов породы. Определение коэффициентов эрозийной опасности отвалов.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 09.08.2021
Размер файла 46,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

16

1Харьковский национальный аграрный университет

им. В.В. Докучаева,

2Новочеркасская государственная мелиоративная академия

Мелиоративный потенциал на растительном покрове породных отвалов угольных шахт Донбасса

1Н.И. Чайка, Кандидат сельскохозяйственных наук

2И.В. Гурина доктор сельскохозяйственных наук

Summary

Meliorative potential on the vegetation cover of the waste dumps of the coal mines of Donbass

N.I. Chaika, candidate of agricultural sciences Kharkov National Agrarian University named after V. V. Dokuchayev,

V. Gurina doctor of agricultural sciences Novocherkassk State Meliorative Academy

In the vegetation cover of the waste dumps, the communities characterized by overgrowing of groups of annual, biennial, perennial herbaceous plants and trees predominate.

The peculiarity of meliorative potential formation on the vegetation cover of the waste dumps depends on the relief, microclimate, location and period of storage of the rock, the degree of erosion, the nature of plant communities composition, the cenotic, bioecomorphic features of the plants and the way of their multiplication. Five degrees of meliorative potential formation are established:

1. The open surface of the rock.

2. The communities of ruderal annual, biennial plant species.

3. The group and thicket communities of annual, biennial and perennial herbaceous plants.

4. The group and thicket communities with advantage of herbaceous perennial species and inclusion of single species of trees.

5. The communities of arboreal and grassy vegetation.

Key words: vegetation cover, flora, coefficient of erosion hazard, biomorph, ecomorph, meliorative potential.

Аннотация

В растительных покровах породных отвалов преобладают сообщества характеризующиеся зарослевым сложением из групп одно-, двулетников, многолетних травянистых растений и деревьев. Особенность формирования мелиоративного потенциала на растительном покрове породных отвалов зависит от рельефа, микроклимата, месторасположения и периода хранения породы, степени эрозий, характера сложения растительных сообществ, ценотических, биоэкоморфических особенностей растений и способа их размножений.

Установлено пять степеней формирования мелиоративного потенциала:

1. Открытая поверхность породы.

2. Сообщества рудеральных одно-, двулетних видов растений.

3. Группово-зарослевые сообщества одно-, двулетних и многолетних травянистых растений.

4. Группово-зарослевые сообщества с преимуществом травянистых многолетних видов и включение одиноких видов деревьев.

5. Сообщества древесной и травянистой растительности.

Ключевые слова: растительный покров, флора, коэффициент эрозионной опасности, биоморфа, экоморфа, мелиоративный потенциал.

Введение

Постановка проблемы. Неотъемлемым технологическим процессом угледобывающих предприятий является складирование огромной по объёму массы породы в отвалы, которые занимают большие территории в лесных ландшафтах, степных, а часто и в населённых пунктах.

Имея довольно крупные горные отводы в пользовании, они несут нагрузку на окружающую среду. Кроме того, формировавшаяся миллионами лет геологическая среда на поверхности подвергается действию природных агентов, что приводит к образованию и выделению продуктов окисления в атмосферу и почву.

Ослабление горного давления внутри напряженного массива приводит к образованию провалов земли на дневной поверхности и активизации эрозии почв. Следовательно необходимы мероприятия восстановительного характера, направленные на устранение последствий воздействия промышленного производства на окружающую среду.

Анализ последних исследований и публикаций. Преобразование нарушенных в результате производственной деятельности земель в состояние, пригодное для их дальнейшего использования, предотвращение их отрицательного воздействия на прилегающие ландшафтные комплексы, охрана этих комплексов, оптимизация сочетания техногенных и природных ландшафтов достигается рекультивацией нарушенных земель [1]. На современном уровне развития науки, учёными Донбасса накоплен огромный опыт, позволяющий в короткий промежуток времени принимать экстренные меры к созданию экологически сбалансированных оптимальных посттехногенных ландшафтов [2 - 4]. Однако, при всей значимости наличия большого числа публикаций по рекультивации нарушенных земель, они не исчерпывают многих проблем.

Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы. Процессы формирования почвенно-растительного покрова остаются малоизученными, кроме того имеют индивидуальную и региональную специфику. Поэтому многие исследователи считают, что разновозрастные само- зарастающие промышленные отвалы являются очень удобными объектами для изучения динамики формирования современных биогеоценозов, а также первоначального периода развития энтоге- неза почв [5 - 7].

Однако, при всей значимости таких исследований, работ по степени накопления мелиоративного потенциала на растительном покрове породных отвалов угольных шахт очень мало. Именно растительный покров, по исследованиям В.М. Ивонина [8], где основная роль отводится древесным видам растений, формирует мелиоративный потенциал.

Цель статьи. Выявить особенность и установить степени формирования мелиоративного потенциала на растительном покрове породных отвалов угольных шахт.

Изложение основного материала

Чтобы дать характеристику степени формирования мелиоративного потенциала на растительном покрове породных отвалов угольных шахт с целью выбора мелиоративных приёмов для их фиторекультивации, в июне 2014 г. на отвале шахты «Щровка-1» и в июле 2016 г. на отвалах шахт «Островская» и № 11 г. Донецка, проводили исследования видовой структуры растительности.

Все отвалы с рельсовым типом складирования породы имеют конусную форму с округлыми вершинами.

Отвал шахты «Щуровка-1» не горящий, расположен в восточной части города Марьинка, достигает высоты 40 м и занимает площадь 0,86 га. Высота отвала шахты «Островская» 35 м и занимает площадь 0,73 га в степном массиве у левого берега реки Волчья, не горящий.

Отвал шахты № 11 г. Донецка расположен в жилом массиве юго-западной части города, достигает высоты 60 м, занимает площадь 1,8 га и продолжает горение. Изучение растительных сообществ проводили в соответствии с общепринятыми в геоботанике методами и методиками [9, 10].

Экологические профили закладывались в основном в местах перехода микрозон между пионерными группировками одно-, двулетников и многолетними видами, между травянистыми сообществами и древостоем. Их протяжённость варьировала (в зависимости от рельефа и площади растительных группировок) в пределах 3 - 6 м. Всего было описано 123 учетных площадки площадью 1 м2. Экоморфический анализ выполнен на основе системы экоморф А.Л. Бельгарда [11] с учетом дополнений, внесённых учёными Донецкого ботанического сада [12].

Коэффициент эрозионной опасности растений рассчитывали для каждой растительной группировки с учетом крутизны отвалов [13].

Защитную лесистость определяли по степеням принятых для лесных мелиораций [14]. Общим обликом исследуемых породных отвалов является формирование на них растительного покрова, но степень покрытия поверхности породы растительностью далеко не одинакова. На всех отвалах, в силу своей формы, заметны следы ветровой (округлость вершины конуса) и водной эрозии.

Наиболее густой сетью промоин и оврагов обладает отвал шахты «Островская». Они тянутся от вершины к основанию и достигают глубины 2 - 4 м. Такой резко расчленённый рельеф отвала несёт дополнительную потерю влаги в корнеобитаемом горизонте породы и накладывает отпечаток на процесс самозарастания, видовое разнообразие и степень сформированности растительных сообществ. Поэтому растительность занимает 20% поверхности отвала. Преобладают небольшие, рассеянные между промоинами пионерные микрогруппировки из одно-, двулетних и многолетних видов растений. Иногда они образуют почти сомкнутый, вытянутый в полоску от основания до вершины покров.

Древесная растительность представленная всего четырьмя особями абрикоса обыкновенного (Armeniaka vulgaris Lam), тремя вишни антипки (Cerasus magaleb (L.) Mill. ) и вяза гладкого ( Ulmus laevis Pall). На отвале шахты № 11 г. Донецка растительными сообществами занято 30% всей площади. Из-за продолжения горения, вся поверхность от вершины до средины отвала на всех его экспозициях, лишена растительности. В средней части отвала встречаются поодинокие виды качима метельчатого (Gypsophila paniculata L.), резеды жёлтой (Reseda lutea L.), щавеля курчавого (Rumex crispus L. ).

Из древесных видов на северо-западной и южной экспозициях склона встречается одинокие виды робинии ложноакации (Armeniaca vulgaris) и тополя чёрного (Populus nigra L.). В юго-восточной экспозиции склона, начиная со средины отвала, находится полоска от 2 м ширины, постепенно расширяющаяся до 6 м в его нижней части, состоящая из разрозненных от 0,8 м2 до 4 м2 одновидовых однолетних и многовидовых растительных группировок, которые смыкаются в расширенной части с растительностью нижнего яруса отвала. В этой части растительные сообщества из травянистых и древесных видов опоясывают весь отвал сплошной полосой вдоль экотона. Использование породы для нужд коммунального хозяйства с отвала шахты «Щуровка-1», увеличивает крутизну южного склона до 600, что не только лишает растительности весь профиль южной экспозиции, но и уменьшает общую площадь покрытия растительными сообществами до 60%.

Как видим на исследуемой территории специфика условий экотопа (экспозиция склонов, их крутизна, степень развития процессов эрозии) с одной стороны, и ценотические и биоморфические особенности самих растений с другой стороны, характеризуют горизонтальное сложение растительного покрова значительной степенью пространственной неоднородности.

Находят выражение как диффузно-рассеянное распределение особей так мелкие и крупные заросли. В растительных покровах всех породных отвалов преобладают сообщества характеризующиеся зарослевым сложением из групп одно-, двулетников, многолетних травянистых растений и деревьев. Площадь подобных объединений изменяется от 0,6 м2 до 28 м2 в зависимости от экологических условий корнеобитаемого слоя породы и видового состава. мелиоративный экологический отвал шахта

Одновидовые группировки составляют 12%, встречаются относительно редко, в основном в экспозициях верхней и средней части отвалов. В средней и нижней части отвалов шахт «Щуровка-1» и № 11 г. Донецка, преобладают более или менее сомкнутые растительные группировки, расплывчатые, на периферии редеющие, постепенно сливающиеся с окружающими группами растений. Заросли с резкоконтурными границами связаны с эрозионными процессами и наиболее характерны для отвала шахты «Островская». По происхождению микрогруппировки с расплывчатым отграничением делятся на насеянные семенами таких однолетних видов как овёс пустой (Avena fatua L.), костер полевой (Bromus arvensis L.), мятлик однолетний (Poa annua L.), лебеда раскидистая (Atriplex patula L.), марь многосе- мянная (Chenopodium polyspermum L.), горец птичий (Polygonum aviculare L.), гулявник высокий (Sisymbrium altissimum L.) и от вегетативного расселения многолетних видов как мыльнянка лекарственная (Saponaria officinalis L.), молочай прутьевидный (Euphorbia virgultosa Klok.), горошек мышиный (Vicia cracca L.), латук татарский (Lactuca tatarica (L.) C.A. Mey.), ястребинка волосистая (Hieracium pilosella L.).

Как видим, попав на поверхность отвалов врезультате инспермации, виды растений конкурируя друг с другом из-за факторов жизни и взаимно приспосабливаясь друг к другу [15], в силу биоэкоморфических особенностей создают биотические условия и тем самым выполняют мелиоративные функции (укрывают поверхность от каплей дождя, предохраняют от ветровой и водной эрозии, накапливают влагу, питательные вещества и др.), ежегодно накапливая мелиоративный потенциал.

Особенность формирования последнего, как показал анализ сложения растительного сообщества, зависит от рельефа, микроклимата, месторасположения и длительности хранения складированной породы, степени развития процессов эрозии поверхностного слоя, характером сложения растительного покрова, ценотических, био- морфологических и экоморфических особенностей самих растений, способа десеминации и специфики вегетативного размножения видов растений.

Для установления степени формирования мелиоративного потенциала на растительном покрове техногенных экотопов проведен анализ его структурной организации и определена возможность защиты травянистыми растениями поверхностного слоя породы от эрозии с учётом их местообитания, которая выражена коэффициентом эрозийной опасности (таблица 1).

Таблица 1

Структурная организация и коэффициент эрозионной опасности растительных сообществ

п/п

Название вида

КЭО

Биоморфа

Экоморфа

климаморфа

трофоморфа

гигроморфа

гелиоморфа

ценоморфа

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ranunculaceae

1

Consolida arvensis L.

Живокость полевая

0,96

Од.

Т

MsTr

MsKs

He

StRu

2

2

C. paniculata (Host.) Schur

Ж. Метёльчатая

0,98

Од.

T

MsTr

MsKs

He

StRu

Papaveraceae

3

Chelidonium majus L.

Чистотел большой

0,7

Мн.

Hkr

OgMgTr

Ms

ScHe

SilRu

Fumariaceae

4

Fumaria schleicheri Soy. Willem.

Дымянка Шлейхера

0,99

Од.

T

MsTr

KsMs

He

Ru

Ulmaceae

5

Ulmus glabra Huds.

Вяз голый

Дep.

Ph

MsTr

KsMs

HeSc

Sil

6

U. laevis Pall

В. Гладкий

Дep.

Ph

MsTr

MsKs

HeSc

Sil

Moraceae

7

Morus alba L.

Тут белый

Дep.

Ph

MsTr

MsKs

He

Cul

Fagaceae

8

Quercus robur L.

Дуб обыкновенный

Дер.

Ph

MsTr

MsKs

He

Sil

Betulaceae

9

Betula pendula Roth

Берёза пониклая

Дep.

Ph

MsTr

Ms

He

Sil

10

Cerastium perfoliatum L.

Ясколка пронзённолистная

0,96

Од.

Т

MsTr

Ks

ScHe

StRu

11

Gypsophila paniculata L. Качим метёльчатый

0,75

Мн.

Hkr

OgMgTr

Ks

He

St

12

Melandrium album (Mill) Garcke

Дрёма белая

0,95

Дв.

Hkr

OgMgTr

KsMs

ScHe

SilRu

13

Saponaria officinalis

L. Мыльнянка лекар.

0,6

Мн.

Hkr

OgMgTr

Ms

ScHe

Ru

14

Silene dichotoma Ehrh L. Смолёвка вильчатая

0,84

Дв.

Hkr

MsTs

KsMs

He

RuSt

15

Stellaria media (L.) Vill. Звездчатка средняя

0,87

Дв.

Hkr

MsMgTr

Ms

ScHe

Ru

Chenopodiaceae

16

Atriplex patula L.

Лебеда раскидистая

0,89

Од.

T

MsTr

MsKs

He

Ru

17

Chenopodium album L. Марь белая

0,8

Од.

T

MsTr

KsMs

ScHe

Ru

18

C. polyspermum L.

М. многосемянная

0,88

Од.

T

MsTr

KsMs

He

Ru

19

Kochia scoparia (L.) Schrad. Кохия веничная

0,95

Од.

T

MsTr

KsMs

He

Ru

Polygonaceae

20

Polygonum aviculare L. Горец птичий

0,81

Од.

T

MsTr

MsKs

ScHe

Ru

21

Rumex acetosella L.

Щавель обыкновенный

0,88

Мн.

G

OgTr

KsMs

He

Ptr Ps

22

R. confertus Willd.

Щ. конский

0,88

Мн.

Hkr

MsTr

KsMs

ScHe

RuPr

Brassicaceae

23

Berteroa incana (L.) DC. Икотник серый

0,84

Дв.

T

MsTr

Ks

ScHe

Ru

24

Camelina sativa (L.) Crantz Рыжик посевной

0,97

Од.

T

MsTr

KsMs

He

Ru

25

Capsella bursa-pastoris (L.) Medik. Пастушья сумка обыкновенная

0,99

Од.

T

MsTr

KsMs

He

Ru

26

Cardaria draba (L.) Desv. Кардария крупковидная

0,87

Мн.

G

MsTr

KsMs

He

Ru

27

Erophila verna (L.) Bess. Веснянка весенняя

0,88

Од.

T

OgMgTr

Ms

He

Ru

28

Erysimum repandum L.

Желтушник растопыренный

0,87

Дв.

Hkr

MsTr

Ks

He

RuSt

29

Lepidium latifolium L. Клоповник широколистный

0,85

Мн.

Hkr

MsTr

KsMs

ScHe

RuPr

30

Sisymbrium altissimum L. Гулявник высокий

0,88

Дв.

Hkr

MsTr

KsMs

He

Ru

31

S. Volgense Bieb.ex Foum. Г. волжский

0,75

Мн.

Hkr

MsTr

MsKs

He

Ru

32

Thlaspi arvense L.

Ярутка полевая

0,99

Од.

T

MsTr

KsMs

ScHe

Ru

Resedaceae

33

Reseda lutea L

Резеда жёлтая

0,8

Дв.

Hkr

MgTr

KsMs

He

Ru

Salicaceae

34

Populus nigra L

Тополь чёрный

Дер.

Ph

MsTr

Ms

ScHe

Ru

35

Alcea rugosa Alef.

Штокроза морщинистая

0,95

Мн.

Hkr

OgMsTr

MsKs

He

RuSt

Euphorbiaceae

36

Euphorbia helioscopia L. Молочай солнцегляд

0,99

Од.

T

MsTr

KsMs

He

Ru

37

E. Seguierana Neck.

М. Сегиера

0,77

Мн.

Hkr

OgTr

MsKs

He

StPtr

38

E. virgultosa Klok.

М. прутьевидный

0,74

Мн.

Hkr

MsTr

MsKs

ScHe

RuPr

Grossulariaceae

39

Ribes rubrum L.

Смородина красная

Кус.

Ph

MgTr

Ms

ScHe

Cul

Rosaceae

40

Agrimonia eupatoria L. Репейничек

Аптечный

0,9

Мн.

Hkr

MgTr

KsMs

ScHe

StSil

41

Armeniaca vulgaris Lam. Абрикос обыкновенный

Дер.

Ph

MsTr

MsKs

He

Cul

42

Cerasus fruticosa Pall. Вишня кустарниковая

Кус.

Ph

MgTr

MsKs

He

StSil

43

C. magaleb (L.) Mill.

В. антипка

Дер.

Ph

MgTr

MsKs

He

Sil

44

C. tomentosa (Thunb.) Wall. В.войлочная

Кус.

Ph

MsTr

KsMs

He

SilCul

45

Crataegus fallacina Klok. Боярышник обманчивый

Кус.

Ph

MgTr

Ms

HeSc

SilSt

46

C. ucrainica Pojark.

Б.украинский

Кус.

Ph

MgTr

Ms

HeSc

Sil

47

Fragaria viridis Duch. Земляника зел.

0,9

Мн.

Hkr

MgTr

Ms

ScHe

Cul

48

Geum urbanum L.

Гравилат городской

0,9

Мн.

Hkr

OgMgTr

Ms

ScHe

Sil

49

Malus sylvestris Mill. Яблоня лесная

Дер.

Ph

MgTr

KsMs

ScHe

Sil

50

Pyrus communis L.

Груша обыкновенная

Дер.

Ph

MgTr

KsMs

ScHe

Sil

51

Rosa villosa L.

Шиповник мохнатый

Кус.

Ph

MsTr

KsMs

ScHe

SilSt

52

Rubus idaeus L.

Малина обыкновенная

Кус.

Oh

MgTr

Ms

He

Cul

53

Sorbus aucuparia L.

Рябина обыкновенная

Дер.

Ph

MgTr

Ms

He

Cul

Fabaceae

54

Medicago lupulina L. Люцерна хмелевидная

0,98

Од.

T

MsTr

KsMs

He

StPr

55

Melilotus albus Medik. Донник белый

0,87

Дв.

Hkr

MsTr

Ms

He

RuPr

56

M. officinalis (L.) Pall.

Д. лекарственный

0,84

Дв.

Hkr

MsTr

Ms

He

RuPr

57

Robinia pseudoacacia L. Робиния ложноакация

Дер.

Ph

OgMgTr

MsKs

He

Sil

58

Securigera varia (L.) Lassen Вязель пёстрый

0,88

Мн.

G

MgTr

KsMs

ScHe

StPr

59

Vicia cracca L

Горошек мышинный

0,8

Мн.

Hkr

MsTr

Ms

He

Pr

Aceraceae

60

Acer campestre L

Клён полевой

Дер.

Ph

MgTr

Ms

He

Sil

61

A. negundo L.

К. ясенелистный

Дер.

Ph

MsTr

KsMs

He

RuSil

Cornaceae

62

Swida sanguinea (L.) Opiz. Свидина кроваво-красная

Кус.

Ph

MsTr

KsMs

ScHe

Cul

Celastraceae

63

Euonymus verrucosa Scop Бересклет бородавчатый

Дер.

Ph

MsTr

Ms

ScHe

St

Rhamnaceae

64

Frangula alnus Mill

Крушина ломкая

Дер.

Ph

MgTr

KsMs

He

St

Oleaceae

65

Fraxinus excelsior L.

Ясень высокий

Дер.

Ph

MgTr

KsMs

ScHe

Sil

66

Syringa vulgaris L.

Сирень обыкновенная

Кус.

Ph

MgTr

Ms

HeSc

Sil

Rubiaceae

67

Galium verum L. Подмаренник настоящий

0,82

Мн.

Hkr

MsTr

KsMs

ScHe

SilSt

Convolvulaceae

68

Convolvulus arvensis L. Вьюнок полевой

0,89

Мн.

G

MsTr

MsKs

ScHe

Ru

Boraginaceae

69

Cynoglossum officinale .

Чернокорень лекарственный

0,86

Дв.

Hkr

OgMgTr

MsKs

ScHe

Ru

71

Myosotis arvensis (L.) Hill

Незабудка полевая

0,87

Дв.

Hkr

MsTr

KsMs

HeSc

StPr

Scrophulariaceae

72

Linaria genistifolia L.) Mill Льнянка дроколистная

0,7

Мн.

Hkr

OgMsTr

Ks

He

PtrPs

73

Lamium purpureum L. Яснотка пурпуровая

0,85

Дв.

Hkr

MsTr

KsMs

ScHe

Ru

74

Achillea nobilis L. Тысячелистник благородный

0,8

Мн.

Hkr

MsTr

Ks

He

St

15

A. pannonica Scheele

Т. паннонский

0,8

Мн.

Hkr

MgTr

Ks

He

St

76

Ambrosia artemisiifolia L. Амброзия полынолистная

0,89

Од.

T

OgMgTr

MsKs

ScHe

Ru

77

Artemisia absinthium L. Полынь горькая

0,87

Мн.

Hkr

MsTr

KsMs

He

Ru

78

A. vulgaris L

П. обыкновенная

0,88

Мн.

Hkr

MgTr

Ms

ScHe

PrRu

79

Centaurea diffusa Lam. Василёк раскидистый

0,7

Дв.

Hkr

MsTr

Ks

He

StRu

80

Crepis ramosissima D'Urv Скерда разветвлённая

0,88

Од.

T

MsTr

MsKs

He

StPs

81

C. testorum L.

С. Кровельная

0,85

Дв.

Hkr

OgMsTr

MsKs

He

StRu

82

Hieracium pilosella L. Ястребинка волосист

0,7

Мн.

Hkr

OgMsTr

KsMs

ScHe

PrSil

83

H. umbellatum L.

Я. зонтичная

0,75

Мн.

Hkr

OgTr

MsKs

ScHe

PrStPtr

84

Lactuca serriola L.

Латук дикий

0,84

Дв.

Hkr

MsTr

KsMs

He

Ru

85

L. tatarica (L.) C.A. Mey. Л. татарский

0,7

Мн.

G

MsTr

KsMs

He

Ru

86

Senecio viscosus L. Крестовник клейкий

0,89

Од.

T

MsTr

KsMs

He

Ru

87

S. vulgaris L.

К. обыкновенный

0,87

Од.

T

MsTr

KsMs

He

Ru

88

Tanacetum vulgare L.

Пижма обыкновенная

0,87

Мн.

Hkr

OgMgTr

KsMs

He

StPr

Poaceae

89

Anisantha tectorum (L.) Nevski Анизанта

кровельная

0,45

Од.

T

OgMgTr

KsMs

ScHe

Ru

90

Avena fatua L.

Овёс пустой

0,55

Од.

T

MsTr

MsKs

He

Ru

91

Bromopsis inermis (leys.) Holub

Кострец безостый

0,36

Мн.

G

OgMgTr

KsMs

He

PrSt

92

B. riparia (Rehm.)

Holub К. береговой

0,4

Мн.

G

MgTr

MsKs

He

PrSt

93

Bromus arvensis L.

Костёр полевой

0,44

Дв.

Hkr

MsTr

KsMs

He

Ru

94

B. japonicus Thunb.

К. японский

0,46

Од.

T

MsTr

MsKs

He

StRu

95

Calamagrostis epigeios (L.) Roth

Вейник наземный

0,4

Мн.

G

OgMsTr

KsMs

ScHe

PrStPtr

96

Elytrigia repens (L.) Nevski Пырей обыкновенный

0,45

Мн.

G

MsTr

KsMs

ScHe

StPrRu

97

Hordeum leporinum Link Ячмень заячий

0,45

Од.

T

MsTr

MsKs

He

RuCul

98

Melica transsilvanica Schur

Перловник

трансильванский

0,6

Мн.

Hkr

MsTr

KsMs

ScHe

SilSt

99

Phragmites australis (cav.) Trin. Ex Steud.

Тростник южный

0,6

Мн.

G

MsTr

MsHg

ScHe

Pal

100

Poa angustifolia L.

Мятлик узколистн.

0,23

Мн.

Hkr

MsMgTr

KsMs

ScHe

StPr

101

P. annua L.

М. однолетний

0,52

Од.

T

MsTr

Ms

HeSc

RuSilPr

1

2

3

4

5

6

7

8

9

102

P. bulbosa L.

М. луковичный

0,65

Мн.

Hkr

OgMsTr

MsKs

He

RuSt

103

P. compressa L.

М. сплюснутый

0,28

Мн.

Hkr

OgMsTr

MsKs

ScHe

SilRuSt

Таблица 2

Степень родового и видового богатства выявленных семейств

Семейство

Число родов

Число видов

п/п

абс.

%

абс.

%

1

2

3

4

5

6

1

Ranunculaceae

1

1,2

2

2

2

Papaveraceae

1

1,2

1

1

3

Fumariceae

1

1,2

1

1

4

Ulmaceae

1

1,2

2

2

5

Moraceae

1

1,2

1

1

6

Fagaceae

1

1,2

1

1

7

Betulaceae

1

1,2

1

1

8

Caryophyllaceae

6

7,7

6

5,8

9

Chnopodiceae

3

3,8

4

3,7

10

Polygonaceae

2

2,6

3

2,8

11

Brassicaceae

9

22,6

10

9,7

12

Resedaceae

1

1,2

1

1

13

Salicaceae

1

1,2

1

1

14

Malvaceae

1

1,2

1

1

15

Euphorbiaceae

1

1,2

3

2,8

16

Grossulariaceae

1

1,2

1

1

17

Rosaceae

11

13,9

14

13,4

18

Fabaceae

5

6,4

6

5,8

19

Aceraceae

1

1,2

2

2

20

Cornaceae

1

1,2

1

1

21

Celastraceae

1

1,2

1

1

22

Rhamnaceae

1

1,2

1

1

23

Oleaceae

2

2,6

2

2

24

Rubiaceae

1

1,2

1

1

25

Convolvulaceae

1

1,2

1

1

26

Boraginaceae

3

3,8

3

2,8

27

Scrophulariaceae

1

1,2

1

1

28

Lamiaceae

1

1,2

1

1

29

Asteraceae

9

22,6

15

14,6

30

Poaceae

10

12,6

15

14,6

Таблица 3

Представленность различных биоморф

Жизненная форма

Количество видов

% от общего количества видов

1

2

3

Основная биоморфа

Деревья (Дер.)

16

15,5

Кустарники (Кус.)

9

8,8

Травянистые:

- многолетники (Мн.)

36

34,9

- двулетники (Дв.)

17

16,5

- однолетники (Од.)

25

24,3

Климаморфа (биологические типы Раункиера)

Терофиты (Т)

25

24,3

Фанерофиты (Ph)

25

24,3

Хамефиты (Ch)

1

0,9

Гемикриптофиты (Hkr)

42

40,8

Геофиты (G)

10

9,7

Условные обозначения. Коэффициент эрозионной опасности (КЭО). Биоморфы: деревья (Дер.), кустарники (Кус.), травянистые: многолетники (Мн.), двулетники (Дв.), однолетники (Од.). Клима- морфы: терофиты (Т), фанерофиты (Рh), хамефиты (Ch), гемикриптофиты (Hkr), геофиты ^).Трофо- морфы: олиготрофы (OgTr), мезотрофы (MsTr), ме- гатрофы (MgTr), олигомезотрофы (OgMsTr), олиго- мегатрофы (OgMgTr), мезомегатрофы (MsMgTr). Гигроморфы: ксерофиты (Ks), мезофиты (Ms), ксе- ромезофиты (KsMs), мезоксерофиты (MsKs). Гелиоморфы: гелиофиты (He), гелиосциофиты (HeSc), сциогелиофиты (ScHe). Ценоморфы: сте- панты (St), сильванты (Sil), протанты (Pr), петро- фиты (Ptr), гелофиты (Pal), псаммофиты (Ps), руде- ранты (Ru), культуранты (Cul).

По результатам наших исследований для растительного покрова, формирующегося на обследованных отвалах, характерно 103 вида высших сосудистых растений (таблица 1) которые относятся к 80 родам 30 семейств (таблица 2). В аспекте систематической структуры исследованной флоры следует выделить, что только один род (Роа) включает четыре вида, два рода - по три вида, шестнадцать родов - по два вида. Чуть больше половины семейств включает по одному роду и одному виду. Низкое родовое и видовое разнообразие характерно для Ranunculaceae, Ulmaceae, Aceraceae и Oleaceae. Такие семейства как Polygonaceae, Euphorbiaceae и Boraginaceae включали по три вида каждое, а Che- nopodiaceae по четыре вида. Такие семейства как Polygonaceae, Euphorbiaceae и Boraginaceae включали по три вида каждое, а Chenopodiaceae по четыре вида.

Лидирующее положение по числу видов зани- подчёркивают Chenopodiaceae и Brassicaceae, эти мают семейства Asteraceae, Poaceae, Rosaceae и семейства представлены исключительно сорными Brassicaceae. Специфику исследованной флоры видами. Присутствие сорных видов в растительных сообществах можно рассматривать как индикатор его антропогенной трансформации. В наших исследованиях на долю рудерантов приходится почти половина видового состава. Большинство видов из них встречаются рассеяно по всей поверхности отвалов, редко образуют одновидовые группировки, чаще конкурируют в составе других групп растений. Поэтому степень формирования мелиоративного потенциала таких растительных сообществ невысокая, по нашим данным коэффициент эрозионной опасности у них находится в пределах 0,8 - 0,99. Наилучшие показатели формирования мелиоративного потенциала, в спектре семейств, предоставлены Poaceae, коэффициент эрозионной опасности у видов составил 0,23 - 0,6. По мнению В.М. Ивонина, древостой составляет основу устойчивости биотехсистемы в лесных мелиорациях, а вместе с кустарниковой растительностью играют основную роль в создании мелиоративного потенциала [8]. В наших исследованиях на территории породных отвалов было выявлено 16 видов деревьев и 9 видов кустарников (таблица 3). Преобладали в растительном покрове травянистые растения (75,7% от общего числа видов), среди которых многолетние составляют 34,9%.

На таком этапе естественного биоосвоения породных отвалов, определение защитной лесистости, как выраженное в процентах отношение площади лесной растительности к общей площади территории [14], даёт основания считать лесистость на породном отвале шахты «Шуровка-1» с показателем 31,3% - средней, а лесистость на отвалах шахт № 11 г. Донецка и «Островская», с показателями 13,1% и 1,6% соответственно - слабой.

Таблица 4 Распределение видов по экоморфам и ценоморфам

Экологическая группа

Количество видов

% от общего количества видов

1

2

3

Трофоморфы

Олиготрофы (OgTr)

3

2,9

Мезотрофы (MsTr)

59

57,3

Мегатрофы (MgTr)

19

18,5

Олигомезотрофы (OgMsTr)

8

7,7

Олигомегатрофы (OgMgTr)

12

11,7

Мезомегатрофы (MsMgTr)

2

1,9

Гигроморфы

Ксерофиты (Ks)

8

7,8

Мезофиты (Ms)

22

21,3

Мезоксерофиты (MsKs)

28

27,2

Ксеромезофиты (KsMs)

45

43,7

Гелиоморфы

Гелиофиты (He)

57

55,4

Гелиосциофиты (HeSc)

7

6,8

Сциогелиофиты (ScHe)

39

37,8

Ценоморфы

Степанты (St)

22

21,4

Сильванты (Sil)

21

20,4

Протанты (Pr)

6

5,9

Петрофиты (Ptr)

2

1,8

Гелофиты (Pal)

1

0,9

Псаммофиты (Ps)

1

0,9

Рудеранты (Ru)

44

42,8

Культуранты (Cul)

6

5,9

Растительный покров в спектре климаморф характеризуется лидирующим положением гемикриптофитов (40,8%), их коэффициент эрозионной опасности в пределах 0,23 - 0,88, что в силу приспособленности различных видов растений к перенесению неблагоприятных климатических условий повышают мелиоративный потенциал.

Анализ ценоморфы показал, что лидирующее положение занимают рудеранты, на их долю приходится 42,8% видового состава (таблица 4). Второе и третье значимое место, занимают степанты 21,4% и сильванты 20,4% всех выявленных видов. Эти две группы представляют определённый интерес в повышении мелиоративного потенциала, значение коэффициента эрозионной опасности в пределах 0,23 - 0,8. В соответствии со степенью представленности все выявленные ценоморфы располагаются следующим образом: рудеранты - степанты

- сильванты - протанты - культуранты - петрофиты

- гелофиты - псаммофиты.

Формирование растительности на породных отвалах во многом зависит от микроклиматических, эдафических и гидрологических условий эко- топа. Они влияют на расселение видов по поверхности и обуславливают формирование растительных микрогрупп того или иного типа, обеспечивая занятость площади растениями, уменьшая открытое пространство отвалов. Наличие которых обуславливает преобладание в исследованной флоре гелиофитов (55,4% от общего числа видов). Однако наличие сомкнутых многовидовых растительных сообществ с образованием нескольких слоёв в травяном ярусе, а также наличие представителей древесного и кустарникового ярусов, объясняет значительное участие в растительном покрове сциоге- лиофитов (37,8% всех выявленных видов), что повышает их фитомелиоративную значимость.

Выделение в спектре гигроморф представителей ксерофитов, мезофитов, мезоксерофитов и ксе- ромезофитов указывают на не устойчивые условия гидрологического режима. Учитывая, что лишь тринадцатая часть видов является ксерофитами, а ксеромезофитов (43,7%) больше чем мезоксерофи- тов (27,2%), по нашему мнению, можно говорить об определённой мезофитизации растительного покрова. Выявленное увеличение численности мезо- фитных видов в растительных сообществах отвалов с широкой эко лого-гидрологической амплитудой (мезофиты, мезоксерофиты, ксеромезофиты), на фоне трофности (а большинство из них относится к ряду мезотрофов, что составляет 57,3%) и являются представителями различных жизненных форм (фа- нерофиты, хамефиты, гемикриптофиты, геофиты), позволяет наблюдать за продолжительностью фитомелиоративного периода объектов. Доля ме- гатрофов составляет 18,5% видового состава, однако среди них есть типичные представители лесов - Fraxinus excelsior, Malus sylvestris - что говорит о создании на отдельных участках отвала почвенных условий для развития процесса сильватизации.

Из приведенного материала природного освоения породных отвалов, можно видеть как сложно сочетаются между собой геологическое прошлое эдатопа, рельеф, климат, микроклимат, растительность наделенная фитомелиоративными функциями в процессе непрерывной конкуренции за выживание в неблагоприятной среде. Причём, чем больше приспособлены виды к конкуренции в растительном сообществе, тем различней их фитомелиоративные функции, тем больше (согласно коэффициента эрозионной опасности) их мелиоративная значимость и тем выше степень мелиоративного потенциала растительного покрова. На основе исследования особенностей структурной организации растительных сообществ породных отвалов и возможности защиты растениями поверхности породы от эрозии, нами установлено пять степеней формирования мелиоративного потенциала.

1. Открытая поверхность породы. (Появление мелиоративных функций в результате жизнедеятельности микоальгобактериального комплекса и изменении молекулярно-ионного уровня структурной организации породы [16]. КЭО =1).

2. Сообщества рудеральных одно-, двулетних видов растений. (Поступление органических и минеральных веществ с корневыми остатками и жизнедеятельности растений. Расположение растений по поверхности рассеянное, появление микрогрупп незначительное. Существенные взаимоотношения между соседними растениями отсутствуют. КЭО =0,8 - 0,99. Преобладание гелиофитов, ксерофитов и мезотрофов).

3. Группово-зарослевые сообщества одно-, двулетних и многолетних травянистых растений. (Поступление органических и минеральных веществ с корневыми остатками и жизнедеятельности растений. Появляются стеблевые остатки и формируются площади круглогодично занятые растительностью. Возникают взаимоотношения между компонентами. КЭО = 0,6 - 0,8. Преобладание гелиофитов, ксеромезофитов, мезотрофов. Появление олигомегатрофов).

4. Группово-зарослевые сообщества с преимуществом многолетних травянистых видов и включение одиноких видов деревьев или кустарников. (Поступление органических и минеральных веществ с корневыми остатками и жизнедеятельности растений. Накопление прошлогодних растительных остатков. Появляются площади способные защищать поверхностный слой породы от прямого воздействия дождевых капель. Взаиморасположение растений принимает смешанный характер. КЭО = 0,4 - 0,6. Преобладание гелиофитов, мезо- трофов, мезоксерофитов и мезофитов. Появление сциогелиофитов и мегатрофов).

5. Сообщества древесной и травянистой растительности. (Поступление органических и минеральных веществ с корневыми остатками и жизнедеятельности растений. Накопление растительных остатков и опада листьев деревьев. Защита поверхности породы от дождевых капель. Накопление влаги опадом листьев. Распространения отдельных видов наиболее соответствуют возможному минимуму конкуренций между компонентами сообщества. КЭО = 0,2 - 0,4. Преобладание сциогелиофи- тов, мезофитов и мезоксерофитов, мезотрофов и мегатрофов).

Выводы и предложения

Результаты исследований дают возможность сделать следующие выводы. В состав исследованных растительных сообществ входит 103 вида высших сосудистых растений из 80 родов 30 семейств. Растительный покров образован в большей степени за счёт травянистых жизненных форм, около половины из которых являются гемикриптофиты.

Характерной чертой растительного покрова является рудерализация, что понижает его степень фитомелиоративного потенциала.

В спектре экоморф лидируют мезотрофы, гемофиты, ксеромезофиты и мезоксерофиты (57,3%, 55,4%, 43,7%, 27,2% от общего числа видов соответственно).

Особенность формирования мелиоративного потенциала на растительном покрове породных отвалов зависит от рельефа, микроклимата, месторасположения и периода хранения породы, степени эрозии, характера сложения растительных сообществ, ценотических, биоэкоморфических особенностей растений и способа их размножения.

По результатам расчёта коэффициента эрозионной опасности произрастающих видов, установлено пять степеней формирования мелиоративного потенциала на растительном покрове.

Список литературы

1. Певзнер М.Е. Экология горного производства / М.Е. Певзнер, В.П. Костовецкий и др. - М.: Недра, 1990. - 235 с.

2. Кондратюк Е.Н. Промышленная ботаника / Е.Н. Кондратюк, В.П. Тарабрин, В.И. Бакланов, Р.И. Бурда, А.И. Хархота. - Киев, 1980. - 260 с.

3. Башкатов В.Г. Рекомендации по формированию мелиоративного растительного покрова на отвалах угольных шахт Донбасса / В.Г. Башкатов, О.Н. Торохова, С.П. Жуков. - Донецк: Норд компьютер, 2002. - 35 с.

4. Смирный М.Ф. Экологическая безопасность терриконовых ландшафтов Донбасса / М.Ф. Смирный, Л.Г. Зубова, А.Р. Зубов. - Луганск, 2006. - 232с.

5. Махонина Г.И. Начальные процессы почвообразования в техногенных экосистемах Урала / Г.И. Махонина // Авт. д. на соис. уч. ст. д. б. н. - Томск, 2004. - 43 с.

6. Соколов Д.А. Особенности формирования почв техногенных ландшафтов в различных природно-климатических зонах Юга Сибири / Д.А. Соколов, С.П. Кулижанский, Е.А. Домошакова, И.Н. Госсен // Биология. - Новосибирск: СО. РАН, 2012. С. - 225 - 229.

7. Шарапова А.В. Окислительно-восстановительное состояние почв среднерусской лесостепи в зоне влияния терриконов угольных шахт / А.В. Шарапова // Авт. дис. на соис. уч. ст. канд. геог. н. - Москва: МГУ, 2013. - 24 с.

8. Ивонин В.М. Экология и лесные мелиорации / В.М. Ивонин. - Новочеркасск, 1988. - 98 с.

9. Воронов А.Г. Геоботаника / А.Г. Воронов. - М., 1973. 384 с.

10. Корчагин А.А. Строение растительных сообществ / А.А. Корчагин // Полевая геоботаника. - Л., 1976. - T.S. - 316 с.

11. Бельгард А.Л. Степное лесоведение / А.Л. Бельгард. - М., 1971. - 336 с.

12. Глухов А.З. Индефикационно-диагностическая роль синантропных растений в техногенной среде / А.З. Глухов, С.И. Прохорова, А.И. Хархота. Донецк, 2008. - 232 с.

13. Чурсин А.И. Противоэрозионная организация территории: методические указания / А.И. Чурсин, О.А. Ткачук, Е.В. Павликова. - Пенза: РИО ПГСХА, 2013. - 107 с.

14. Ивонин В.М. Лесные мелиорации ландшафтов / В .М. Ивонин // учебное пособие для вузов. 2-е изд., доп. и испр. - Ростов н/Д: СКНЦ ВШ, 2004. - 280 с.

15. Дажо Р. Основы экологии / Р. Дажо. - М.: Прогресс. 1975. - 415 с.

16. Кононова А.А. Оценка структурного состояния почв методами физико-механики / А.А. Кононова, Д.Д. Хайданова // Вестник Томского государственного университета. Биология. - Томск, 2011. - № I (13). С. - 11 - 17.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Географическое расположение, климатические и гидрологические условия рекультивируемой территории. Расчет баланса земляных масс, выполаживание откосов отвалов, подбор культур, разработка схем лесопосадок - основные этапы восстановления ландшафта.

    реферат [40,8 K], добавлен 12.11.2010

  • Принципы ландшафтно-мелиоративного проектирования: региональный, типологический, динамический, геохимический и экологический. Ландшафтно-инженерный анализ взаимодействия природно-территориальных комплексов с проектируемыми мелиоративными системами.

    курсовая работа [32,3 K], добавлен 23.01.2013

  • Географическое распространение и особенности почв таежно-лесных ландшафтов. Общие условия почвообразования: рельеф, подстилающие и материнские породы, климат, растительность. Факторы антропогенного воздействия и охрана почв таежно-лесных ландшафтов.

    реферат [281,2 K], добавлен 24.03.2015

  • Введение мероприятий по орошению земель в Михайловском районе Алтайского края с целью создания высокопродуктивных кормовых угодий. Характеристика климатических и гидрологических условий. Рельеф массива орошения. Почвенно-мелиоративное обоснование.

    дипломная работа [2,0 M], добавлен 07.05.2013

  • Проектирование осушительной системы на севооборотном участке. Почвенно-климатическая характеристика объекта. Определение причин заболачивания и типа водного питания. Мелиоративный режим осушаемых земель, аэрация почвы. Выбор метода и схемы осушения.

    курсовая работа [3,6 M], добавлен 03.01.2011

  • Обоснование применения потенциала действия в качестве параметра контроля всхожести семян пшеницы. Явления, лежащие в основе потенциала действия, его фазы и объяснение возникновения. Роль потенциала действия у высших растений, его изменение от температуры.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 20.05.2012

  • Классификация и типы мясных пород крупного рогатого скота: классические британские породы, итало-французские породы, гибридные породы жаркого климата, степные породы Евразии. Их сравнительное описание, преимущества и недостатки, принципы выращивания.

    контрольная работа [5,6 M], добавлен 02.02.2015

  • Основные древесные породы и кустарники на территории Красноярского края. Лесообразующие породы РФ. Таксационные признаки леса. Выращивание крупномерного посадочного материала в питомнике. Создание прибалочных лесных полос. Способы очистки лесосек.

    контрольная работа [39,6 K], добавлен 26.06.2013

  • Происхождение, характер, уход и кормление собаки породы английский кокер спаниель. Определение функциональных возможностей породы для развития её практического использования. Дрессировка по курсу поисково-спасательной службы и для обнаружения наркотиков.

    курсовая работа [568,2 K], добавлен 20.11.2014

  • Крупная белая порода свиней. Создание генетической структуры породы. Универсальное направление продуктивности. Формирование племенного стада свиней в племзаводе. Существенные отличия между генеалогическими линиями. Метод преимущественной селекции.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 05.02.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.