Russian Federation
The paper presents the results of multi-year research (2015-2021) on the restoration and conservation of the fertile layer of disturbed tundra soils in the Norilsk Industrial District (NID). In the course of the research, an improved technology for the preservation and reproduction of soil fertility in the conditions of the Yenisei North was developed and components of biocomposites that are optimally suited for replacing the lost productive layer of soil in disturbed areas were selected.
soilmixes, disturbed soil, fertility, technology, fertilizers, plants, recultivation
Актуальность. Проблема нарушенности почвенно-растительного покрова в Норильском промышленном районе является масштабной и требует безотлагательного решения [1–3]. Главной причиной этого процесса является активная деятельность промышленных предприятий. В ходе освоения месторождений полезных ископаемых, строительства и эксплуатации магистральных газопроводов, нефтескважин, хвостохранилищ и т.д. неизбежно происходит разрушение тундровых ландшафтов, уничтожение основных компонентов природных комплексов фитоценозов и почв. Факторами, оказывающими негативное воздействие на устойчивость структуры почвенного и растительного покрова являются: атмосферное загрязнение (выбросы вредных веществ, в зависимости от технологических процессов в промышленном производстве), сточные воды, содержащие смесь промышленных и бытовых отходов, техногенные аварии, происходящие на промышленных объектах (одна из крупнейших утечек нефтепродуктов в субарктической зоне (район Норильска) произошла в 2020 году) [4–6]. По мере увеличения уровня промышленного загрязнения происходят структурно-функциональные перестройки природных экосистем [7]. При систематических техногенных нагрузках наблюдается изменение биологического разнообразия фитоценозов. Типичными последствиями таких воздействий являются: возникновение эрозии почвы, повышенное содержание тяжелых металлов в почве и растениях [8–10], потеря в них органических веществ и гумуса – всё это приводит к нарушению нормального функционирования северных экосистем. Следовательно, восстановление плодородного слоя нарушенных тундровых почв находится в зоне приоритетных задач по охране окружающей среды НПР.
Обсуждение результатов. За последние годы специалистами Научно-исследовательского института сельского хозяйства и экологии Арктики (НИИСХ и ЭА) по направлению «Земледелие» проводились исследования в области восстановления техногенно нарушенных тундровых земель. Применялись различные приемы обработки почвы [11], подбирались компоненты грунтосмесей [12, 13], апробировались различные виды растений и определялись необходимые дозы минеральных удобрений [14–16].
Наилучшие результаты показала разработанная усовершенствованная технология по сохранению и воспроизводству почвенного плодородия с эффективным использованием природного потенциала агроландшафтов и производства заданного количества и качества сельскохозяйственной продукции в условиях Енисейского Севера [17].
Суть технологии заключается в цикле принципиально важных мероприятий:
1 Научно обоснованная система обработки тундровых почв:
Дискование, фрезерование, боронование – дискование проводится на глубину 12–15 см, с последующим фрезерованием почвы на глубину 8–12 см и боронованием до 5 см.
Предпосевное внесение минеральных удобрений – комплексное минеральное удобрение азофоска в дозе N60P60К60.
Послепосевная обработка почвы – обязательное прикатывание посевов.
2 Подбор посевного материала. Среди исследованного ассортимента растений-рекультивантов наилучшие результаты по приживаемости, скорости формирования дернины, продуктивности, зимостойкости показали многолетние злаковые травы. Из низовых: мятлик луговой (Poa pratensis) и овсяница красная (Festuca rubra); из верховых: кострец безостый (Bromus inermis) и пырейник сибирский (Elimus sibiricus). Лучшей признана травосмесь из многолетних низовых злаковых трав мятлик луговой (Poa pratensis) и овсяница красная (Festuca rubra) в соотношении 50:50. Данные растения позволяют быстро получить на восстанавливаемых землях растительный покров с устойчивой дерниной, предотвращающий эрозионные процессы в почве.
3 Подготовка посевного материала (предпосевная обработка семян). Перед посевом семена трав обрабатываются микробиологическим препаратом «ЭМ–1 Байкал». Время выдержки в растворе 40 мин., затем высушивание до состояния сыпучести.
4 Посев многолетних злаковых трав – механизированный. На крутых склоновых участках и в местах с неровным рельефом, где доступ техники затруднён, посев производится вручную. Посевной материал (травосмесь Poa pratensis и Festuca rubra) с нормой высева 100 кг/га для северных территорий.
5 Уход за посевами. Уход за посевами проводят в течение 3 лет. В весенний период необходимо проводить ежегодную подкормку минеральными удобрениями и лункование участков для задержания влаги.
Данная усовершенствованная технология призвана решить проблему восстановления нарушенных земель, увеличить продуктивность пастбищ и луговых формаций в 2–3 раза (рис.1).
Рисунок 1 – Опытный участок с применением усовершенствованной технологии
Для ускоренного восстановления плодородного слоя почвы были разработаны наиболее оптимальные компоненты грунтосмесей [12], необходимые для замены на нарушенных участках в НПР.
Основой грунтосмеси в условиях Енисейского Севера могут служить местные типы почв, заготовленные при изъятии грунтов в районах строительства, закладки магистральных трубопроводов, карьеров и с других промышленных объектов; нейтрализованный верховой торф, песок, с добавлением перегнивших опилок и шлама. Для обогащения грунтосмеси легкодоступными питательными веществами необходимо вносить комплексное минеральное удобрение в дозе N60P60K60 [12, 13].
При проведении испытания компонентов грунтосмесей с целью определения наиболее результативных вариантов, осуществлялся посев луговых трав, и учитывалась продуктивность растений.
Лучшие по гранулометрическому составу и продуктивности травостоя варианты:
Вариант №1 – почва + торф + песок – (плотность травостоя – 8800 шт./м2с урожайностью 13 ц/га на данном варианте);
Вариант №2 – почва + торф + опилки – (плотность травостоя – 10500 шт./м2с урожайностью 15 ц/га на данном варианте);
Вариант №3 – почва + торф + шлам – (плотность травостоя – 10500 шт./м2с урожайностью 15 ц/га на данном варианте).
Данные варианты грунтосмесей обладают наиболее рыхлой и пористой структурой, что характерно для среднесуглинистых почв НПР, это способствовует активному росту растений и получению высокой продуктивности в тундровой зоне (рис.2).
Рисунок 2 – Опытный участок с целью выявления оптимального варианта грунтосмеси
Созданные грунтосмеси просты в приготовлении благодаря использованию доступного природного сырья (торф), отходов деревообработки (опилки), отходов горнорудного производства (шлам). Их применение обеспечит решение комплексных экологических проблем [12].
Заключение. Полученные результаты могут быть применены для улучшения качества проведения рекультивации на территории НПР и осуществления мер по снижению деградации почвы. Это позволит обеспечить надежное восстановление и сохранение почвы, а также создать оптимальные условия для ускоренного развития растительного покрова.
В целях широкомасштабного восстановления экосистем арктических зон необходимо объединение усилий государства, промышленных, экологических и научных организаций, которые позволят обеспечить устойчивое развитие региона и сохранение его природных ландшафтов.
1. Chuprova I.L. Optimizaciya tehnogennyh landshaftov Kraynego Severa (Noril'skiy promyshlennyy rayon, p-ov Taymyr): avtoref. dis. na soisk. uchenoy stepeni d-ra biol. nauk: 03.00.16 / Petrozavodsk, 2006. 55 s. EDN: https://elibrary.ru/NNZGHF
2. Vlasova T.M. Aerotehnogennoe vozdeystvie na rastitel'nyy pokrov olen'ih pastbisch Taymyra // Resursy, ekologiya i racional'noe ispol'zovanie dikih severnyh oleney v SSSR: sb. trudov / Novosibirsk, 1990. S. 63–74. EDN: https://elibrary.ru/VTBPBH
3. Varaksin G.S., Kuznecova G.V., Evgrafova S.Yu., Shapchenkova O.A. Opyt biologicheskoy rekul'tivacii tehnogennyh landshaftov v Noril'skom promyshlennom rayone // Sibirskiy ekologicheskiy zhurnal. 2014. № 6. S. 1039–1047. EDN: https://elibrary.ru/TAKBWR
4. Samyy gryaznyy gorod v Arktike. [Elektronnyy resurs]: – URL: file:///C:/Users/Konstantin/Downloads/Samyy%20gryaznyy%20gorod%20v%20Arktike / (data obrascheniya 17.01.2024)
5. V MChS mayskiy razliv dizel'nogo topliva v Noril'ske nazvali samym masshtabnym na planete. [Elektronnyy resurs]: – URL: https://news.rambler.ru/ecology/45496462-v-mchsmayskiy-razliv-dizelnogo-topliva-v-norilske-nazvalisamym-masshtabnym-na-planete/ (data obrascheniya 24.12.2023)
6. Yakovlev A.S., Plehanova I.O., Kudryashov S.V., Aymaletdinov R.A. Ocenka i normirovanie ekologicheskogo sostoyaniya pochv v zone deyatel'nosti predpriyatiy metallurgicheskoy kompanii «Noril'skiy nikel'» // Pochvovedenie. 2008. – № 6. S. 737–750. EDN: https://elibrary.ru/IMQOIV
7. Pahar'kova I.V. Problemy ekologicheskoy optimizacii tehnogenno preobrazovannyh territoriy Severa // II Mezhdunarod. ekologicheskaya konferenciya: Ohrana okruzhayuschey sredy i promyshlennaya deyatel'nost' na Severe / Noril'sk, 2011. S. 32–35.
8. Kratkiy itogovyy otchet. Bioraznoobrazie v rayonah provedeniya rabot po dogovoru, v zone vozdeystviya ob'ektov Kompanii «Nornikel'» i za ee predelami: osnovnye rezul'taty, vyvody i rekomendacii 2022 [Elektronnyy resurs]: URL: https://docs.yandex.ru/docs/view?tm=170538453=ru&langi-2022 (data obrascheniya 11.12.2023).
9. Issledovanie pochvenno-ekologicheskogo sostoyaniya poym Noril'skogo promyshlennogo rayona: otchet o NIR: 14–30 / NIISH i EA FKNC SO RAN. Noril'sk, 2022. 43 s.
10. Kudryashov S.V. Ocenka i normirovanie ekologicheskogo sostoyaniya pochv Noril'skogo promyshlennogo rayona [Krasnoyarskiy kray]: avtoref. dis. na soisk. uchenoy stepeni kand. biol. nauk: 03.00.27 / M., 2010. 24 s. EDN: https://elibrary.ru/QGSMFR
11. Sariev A.H., Cherbakova N.N., Terent'eva N.Yu. Vliyanie obrabotki pochv i mineral'nyh udobreniy na produktivnost' tundrovyh pochv Eniseyskogo Severa // Sb-k nauch. trudov po materialam Mezhdunarodnoy nauchnoy ekologicheskoy konferencii, posvyaschennoy Godu nauki i tehnologiy: Problemy transformacii estestvennyh landshaftov v rezul'tate antropogennoy deyatel'nosti i puti ih resheniya / Krasnodar, 2021. S. 588–593. EDN: https://elibrary.ru/KBSWVH
12. Sariev A.H., Cherbakova N.N., Terent'eva N.Yu. Primenenie biogruntov na narushennyh zemlyah Noril'skogo promyshlennogo rayona // Nauchnyy vestnik Arktiki. 2021. № 10. S. 47–51. DOI: https://doi.org/10.52978/25421220_2021_10_47; EDN: https://elibrary.ru/LHHUNF
13. Derbenev K.V., Fedina E.V. Issledovanie biogruntov v usloviyah Kraynego Severa // Sb-k nauch. trudov po materialam IV Mezhdunarodnoy nauchnoy - prakticheskoy konferencii TERRAARTIKA –2018: Biologicheskie resursy i racional'noe prirodopol'zovanie / Noril'sk, 2018. S. 26–27.
14. Sariev A.H., Cherbakova N.N., Terent'eva N.Yu. Vosstanovlenie pochvenno-rastitel'nogo pokrova narushennyh tundrovyh zemel' // Vestnik KrasGAU. 2021. № 7 (172). S. 73–81. DOI: https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-7-73-81; EDN: https://elibrary.ru/RJNHWX
15. Sariev A.H. Izuchenie mnogoletnih zlakovyh trav v tundrovoy zone Eniseyskogo Severa pri biologicheskoy rekul'tivacii narushennyh zemel' // Sb-k nauch. trudov: Biologicheskie resursy Kraynego Severa: izuchenie i ispol'zovanie / GNU NIISH Kraynego Severa RASHN. SPb.: GUAP, 2010. S. 208–221. EDN: https://elibrary.ru/VCLFFF
16. Sariev A.H., Ochikolova N.N. Iskusstvennye lugovye fitocenozy v sisteme vosstanovleniya rastitel'no-pochvennogo pokrova tundrovyh zemel' Eniseyskogo Severa // Vestnik KrasGau. 2017. № 12 (135). S. 195–203. EDN: https://elibrary.ru/YNHJCK
17. Sariev A.H., Cherbakova N.N., Terent'eva N.Yu., Belonosova G.V. Usovershenstvovannaya tehnologiya po sohraneniyu i vosproizvodstvu pochvennogo plodorodiya, effektivnomu ispol'zovaniyu prirodnogo potenciala agrolandshaftov i proizvodstvu zadannogo kolichestva i kachestva sel'skohozyaystvennoy produkcii v usloviyah Eniseyskogo Severa: metodicheskie rekomendacii. Noril'sk, 2020. 29 s. EDN: https://elibrary.ru/KLJIXH
