Спосіб використання очитка скельного і очитка їдкого в рекультивації залізорудних відвалів криворіжжя

Реферат: Спосіб використання очитка скельного (Sedum reflexum L. (S. rupestre L.) і очитка їдкого (S. acre L.) в рекультивації залізорудних відвалів Криворіжжя включає висадку рослин рано навесні, як вегетативно рухливих видів, що завдяки постійному розвитку кореневищ щорічно заселяють нові території. Рослини очитка скельною і очитка їдкого висаджують у бороздки глибиною 12-15 см окремими рядками з відстанню між ними 1 м і між рослинами 0,5 м на ділянках залізорудних відвалів, відсипаних уламками скельних порід кварцитів та сланців, а також пухкими четвертинними породами - суглинками, супісками і глинами. UA 115519 U (54) СПОСІБ ВИКОРИСТАННЯ ОЧИТКА СКЕЛЬНОГО І ОЧИТКА ЇДКОГО В РЕКУЛЬТИВАЦІЇ ЗАЛІЗОРУДНИХ ВІДВАЛІВ КРИВОРІЖЖЯ UA 115519 U UA 115519 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до рослинознавства (точніше до фітомеліорації) та рекультивації, зокрема до способу створення стійкого рослинного покриття поверхні залізорудних відвалів Криворіжжя за допомогою очитка скельного (Sedum reflexum L. (S. rupestre L.) і очитка їдкого (S. acre L.), які само розсіюються на відвалах переважно вегетативним шляхом за допомогою кореневищ. Рекультивація та повернення у біологічний кругообіг промислово порушених територій с умовою стабільного розвитку регіонів нашої країни. Відповідно до Закону України "Про основні засади (стратегію) державної екологічної політики України на період до 2020 року", рекультивація та реабілітація територій, порушених внаслідок діяльності гірничовидобувної промисловості, є пріоритетним завданням національної природоохоронної політики [1]. Техногенно порушені території, як правило, екологічно небезпечні. До таких належать і відвали залізорудних кар'єрів Криворіжжя, де скришену та невикористану породу кар'єрів відсипають безпосередньо в великі за площею відвали. На цей час площі відвалів по території Кривбасу збільшуються і досягли приблизно 8 тис. га. Багато відвалів знаходиться у межах м. Кривого Рогу біля житлових районів. Відвали важко піддаються рекультивації, а природне відновлення рослинного покриву відбувається досить повільно. Відсутність суцільного рослинного покриву на залізорудних відвалах, а також наявність різних за фізико-хімічним і механічним складом порід приводить до утворення пилу, який під час вітру переноситься у житлові масиви м. Кривого Рогу та інші населені пункти. Негативний вплив видобутку залізної руди та експлуатації відвалів позначається на всіх навколишніх екологічних системах і їх складових атмосферному повітрі, ґрунтах, водних ресурсах, рослинному і тваринному світі. У породі відвалів вміст важких металів часто перевищує гранично допустиму концентрацію, а наявність елементів мінерального живлення рослин, як і гумусу, є незначною. Рекультивація залізорудних відвалів Криворіжжя, хоча активно й проводилась у 70-80-ті роки XX століття, однак загальна площа їх озеленення невелика, близько 300 га. Тому проблема їх озеленення залишається актуальною. Традиційно передумовою біологічної рекультивації промислових відвалів є гірничотехнічний етап, який передбачає вирівнювання за допомогою важкої техніки схилів відвалів і покриття їх шаром (15-50 см) завезеного ґрунту. Такий спосіб озеленення відвалів досить затратний, тому що потребує значної попередньої технічної підготовки відвалу до озеленення з метою створення за допомогою покриття відвалу ґрунтом сприятливих умов для рослин. Залізорудні відвали на Криворіжжі (площа окремих з них може перевищувати 50 га) поступово заростають і на деяких з них локально сформувався рослинний покрив. Нерідко рослини відновлюються па відвалах за рахунок насіння, занесеного з фітоценозів і насаджень прилеглих територій. Важливу роль у природному заростанні відвалів відіграють вегетативно рухливі види рослин. З однієї випадково занесеної на відвал насінини, що тут вижила, виростає рослина, яка потім починає активно колонізувати за рахунок кореневої порослі, або кореневищ, як у випадку очитка скельного і очитка їдкого. Завдяки цьому створюється стійкий покрив на локальних ділянка відвалів. Такий вегетативно рухливий клон може значно за тривалістю життя перевищувати багаторічні трав'янисті рослини, які не здатні вегетативно відновлюватись на відвалах. За кілька років одна рослина очитка скельного і очитка їдкого розселяється і створює 2 щільний клон на поверхні відвалу, який може покривати площу до 200 м (фіг. 1.). Для проростання насіння і подальшого розвитку очитка скельного і очитка їдкого на поверхні відвалів локально мозаїчно утворюються достатньо сприятливі умови: дрібнозерниста структура субстрату, відсутність конкуренції інших рослин і достатнє зволоження у низинах за рахунок випадання опадів у зимовий і весняний періоди. Завдяки біоморфологічним особливостям очитка скельного і очитка їдкого відбувається захоплення нових територій на відвалах від центру куртини у радіальних напрямах практично кожного року. Очиток скельний є інвазійним чужорідним видом, однак він не проникає в стійкі злаковобобові фітоценози, як на відвалах, так і навколо них, а тому не становить реальної загрози біологічного забруднення [2]. Як аналог вибрано спосіб закріплення пилоутворюючих поверхонь ярусів відвалу за допомогою покриття поверхні відвалу ґрунтоутворюючою масою із глини, легкого суглинку, мулових осадків очисних споруд стічних вод шаром 2 4 см з наступним висівом насіння жита й рапсу за допомогою гідрометальника, а вручну двома робітниками-верхолазами з висадкою на крутих схилах чубуків дикого винограду, саджанців хмелю і гілочки з насінням однолітнього кураю іберійського [3]. Загальними ознаками рішення, що заявляється, і аналога є спосіб використання очитка скельного і очитка їдкого, як стійких видів в умовах залізорудних відвалів, що здатні активно 1 UA 115519 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 самовідновлюватись вегетативним шляхом, а також насінням, утворюючі щільні декоративні монофітоценози значної площі впродовж багатьох років. Однак, в описаному способі використовують однорічні види рослин жито, рапс і курай іберійський, котрі потрібно кожного року висівати на поверхні відвалу, а також багаторічні дикий виноград і хміль, які дуже рідко зустрічаються на цих відвалах і не відзначаються високою колонізуючою активністю. Враховуючи біологічну особливість стійких видів, здатність очитка скельного і очитка їдкого до саморозселення за допомогою кореневищ на залізорудних відвалах Криворіжжя кожного року, що вперше встановлено нами, можна значно прискорити процес заростання поверхні відвалів. Для реалізації таких практичних заходів необхідно використати високу вегетативну рухливість та здатність очитка скельного і очитка їдкого до активного розселення на відвалах. Як прототип вибрано спосіб використання видів рослин з САМ-метаболізмом для локального озеленення породних відвалів вугільних шахт, який включає відбір рослин з врахуванням бальної шкали з успішності інтродукції очитка блідого, очитка несправжнього і очитка скельного, перекопування та вирівнювання поверхні ґрунту, висаджування рослин рано навесні у борозенки шириною 10 см, глибиною 15 см з наступною присипкою їх тонким шаром породи [3]. Загальними ознаками рішення, що заявляється, і прототипу є спосіб використання очитка скельного і очитка їдкого, як стійких видів для озеленення промислових відвалів, що здатні активно відновлюватись за допомогою кореневищ на залізорудних відвалах Криворіжжя. Однак, в описаному прототипі пропонується використовувати три види очитків для озеленення породних відвалів вугільних шахт без врахування їх вегетативної рухливості, тобто їх здатності до розселення по поверхні відвалу, акцентуючи увагу на біологічних особливостях рослин з САМ-метаболізмом, у яких рознесено у часі доби процеси дихання та фотосинтезу та знижена внаслідок цього транспірація в денний час. Очиток скельний і очиток їдкий види досить стійкі до посухи, спеки і можуть зростати на кам'янистих відслоненнях степу [4-6]. Кореневища вегетативно рухливих очитка скельного і очитка їдкого розростаються горизонтально у різних напрямках у відвальному пухкому, рихлому субстраті, додатково розпушують його, створюють канали аерації і водопроникнення. Внаслідок функціонування коренів і кореневищ та їх природного відмирання відвальні субстрати збагачуються органічними речовинами, необхідними для розвитку ґрунтових сапрофітів. Ці процеси покращують структуру відвального субстрату, його водно-повітряні мінеральні властивості, що сприяє подальшому розвитку колоній обох видів очитків та поступовому формуванню стабільної екосистеми. В основу корисної моделі поставлена задача розробки способу використання очитка скельного і очитка їдкого в озелененні залізорудних відвалів Криворіжжя з обов'язковим урахуванням біологічних особливостей цих видів до насіннєвого і особливо вегетативною самовідновлення на території цих відвалів, яке забезпечується локальною посадкою рослин на дрібногравійних, супіщаних і глинистих субстратах, що сприятиме подальшому розселенню цих видів на незайнятих рослинністю територіях. Поставлена задача вирішується тим, що озеленення залізорудних відвалів Криворіжжя за допомогою очитка скельного і очитка їдкого, відповідно до корисної моделі, проводиться на великих площах (0,5 га і більше) гранітно-щебенистої породи, суглинках, супісках і глинах рядовою висадкою добре розвинутих рослин окремо кожного виду у бороздки шириною 1-20 см і глибиною 15 см з відстанню між рядами 1 м і між рослинами в 0,5-1 м. Зазначені ознаки складають суть корисної моделі. Причино-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає у наступному. У очитка скельного і очитка їдкого на кореневищах постійно утворюються ортотропні надземні нагони впродовж всього життєвого циклу рослин, як і збільшується кількість самих кореневищ. Ортотропні пагони розповсюджуються у різних напрямках, з кожним роком збільшуючи заняту колонією площу. Внаслідок цього, а також партикуляції або відокремлення окремих клонів від материнської рослини, з часом утворюється цілісний монопокрив з очитків на поверхні породи. Цей покрив характеризується високою стабільністю впродовж багатьох років завдяки постійному оновленню кореневищ і утворенню з них нових ортотропних нагонів. Завдяки такій біологічній особливості очитків, особливо скельного, через 10-15 років після природного проникнення на відвал можуть утворювати суцільне покриття на десятках квадратних метрів. На відвалах також відбувається спонтанне насіннєве розмноження обох видів очитків з постійною колонізацією нових ділянок. Про це свідчить наявність молодих рослин або куртин, які виникають далеко від первинних оселиш обох видів. Відомості, що підтверджують можливості здійснення корисної моделі, зібрані нами впродовж 2014-2016 років в дослідженнях наявності та життєвого стану очитка скельного і очитка їдкого 2 UA 115519 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 на окремих залізорудних відвалах Криворіжжя, а також у польових дослідах з висадкою рослин на цих відвалах. Технічна задача корисної моделі на основі вивчення біології очитка скельного і очитка їдкого в умовах залізорудних відвалів Криворіжжя та інтенсивності їх розповсюдження по поверхні цих відвалів розробити спосіб ефективного використання цих видів в локальному озелененні відвалів. Технічний результат створення стійкого, щільного, довговічного декоративного зеленого покриву з очитка скельного або очитка їдкого на локальних територіях залізорудних відвалів Криворіжжя, що досягатиметься значно менш затратним способом, тобто виключенням горнотехнічного етапу рекультивації (виположування схилів та вершини відвалу, завозу ґрунту і покриття його шаром поверхні відвалів) та суттєвим зменшенням посадкового матеріалу необхідного для висадки на відвалах. Нижче наводяться факти спонтанного поселення, характеристики природно утворених колоній очитка скельного і очитка їдкого та штучних посадок цих видів на одному з залізорудних відвалів Криворіжжя. На бермі зафіксовано 2 спонтанно сформованих локуси поширення очитку скельного. 1-й локус являє собою мозаїчно розташовані "латки" вегетативних клонів під розрідженим наметом тополі білої. Загальна площа локусу близько 800 м, щільність вегетативних пагонів у "латках" 2 до 200 шт/м ; відстань між "латками" 0,5-2 м (фіг. 2). У другому локусі під розрідженим наметом молодих дерев робінії та вишні-магалебки 2 "латки" є більш щільними (понад 300 вегетативних пагонів на 1 м ), але вони розкидані 2 дифузно, із проміжками між "латками" 5-10 м . Життєвий стан рослин у насадженні робінії дещо вищий. 2 Посадки здійснювалися в окремих інтродукційних локусах площею 6-10 м , в борозенки шириною 10 см і глибиною 12-15 см з наступною присипкою їх тонким шаром пород. Посадкові одиниці (поділені частини клонів з 20-30 вегетативними пагонами) висаджувалися рядками з відстанню 1 м і між рослинами, у шаховому порядку (фіг. 3). Посадки на щебенистих ділянках відвалу, відсипаних уламками кварцитів з домішкою сланців розміром від 33 см до 5050 см здійснювалися як на вирівняних поверхнях, так і на схилах крутизною 30-40° північної та західної експозиції. Всього закладено 3 ділянки на щебенистих схилах та 5 на щебенистих плато. Система висадки рослин та ж, що і в попередній і наступних за цією ділянках. На суглинистому субстраті створено 3 інтродукційних локуси (фіг. 4). Посадки на площині у суглинистий субстрат із незначною домішкою каміння характеризуються 100 % приживлюваністю. Спостерігається укорінення дрібних фрагментів нагонів довжиною 1-3 см, які були обламані випадково (фіг. 5). Висаджений на схилі невеликого суглинистого бугра з домішкою сланцевих уламків (західна експозиція, кут нахилу 15°) очиток скельний має добру життєвість, проте тут не відмічено укорінення уламків пагонів (фіг. 6). У цілому, дещо кращі результати приживлення посадкового матеріалу спостерігаються на щебенистих ділянках, оскільки розвинутий травостій на суглинках, складений переважно степовими видами, становить конкуренцію для очитку скельного і здатний пригнічувати ріст останнього. Усе вищенаведене в повній мірі стосується і очитку їдкого (фіг. 7,8). Таким чином, без механічного перекопування поверхні залізорудних відвалів за допомогою важкої техніки, а також без завезення ґрунту і попереднього покриттям ним поверхні відвалів можна висаджувати рослини очитка скельного і очитка їдкого окремо на гравійно-породних ділянках, на супісках, кварцитах, сланцях, суглинках і глинах у рядові борозенки глибиною 12-15 см, відстанню між рослинами 0,5 м і рядами 1 м. Впродовж 5-7 років за рахунок розповсюдження кореневищ відбудеться утворення щільного зеленого килима з очитків. Озеленення пилоутворюючих поверхонь значно знизить розповсюдження пилу з відвалів, інтенсивність водно-вітрової ерозії, що сприятиме покращенню екологічної ситуації навколо відвалу і в цілому у м. Кривий Ріг та його околицях. Джерела інформації:, які використані при складанні заявки: 1. Закон України "Про основні засади (стратегію) державної екологічної політики України на період до 2020 року" № 2818-VI від 21 грудня 2010 року / Відомості Верховної Ради України (ВВР), 2011. - № 26. - С. 218. 2. Кодекс поведения ботанических садов и дендропарков Украины по отношению к инвазивным чужеродным видам / Составители: Р.И. Бурда, С.А. Приходько, Л.Л. Куземко, П.Л. Вагрикова. Киев-Донецк, 2014. - 20 с. / Институт эволюционной экологии ИЛИ Украины; 3 UA 115519 U 5 10 15 Донецкий ботанический сад ИЛИ Украины; Национальный дендрологический парк "Софиевка" НАН Украины. 3. Пат. Україна Мпк (2009) E21D11/00. Спосіб закріплення пилоутворюючих поверхонь ярусів відвалу / Ратушний В.М., Ратушний Б.В., Малаховський М.І.; заявник і патентовласник Ратушний В'ячеслав Михайлович. № u200914010, заявл. 31.12.2009; опубл. 10.06.2010. бюл. № 11. 4. Пат. Україна Мпк (2015.01) A01G 7/00. Спосіб використання видів рослин з САМметаболізмом для локального озеленення породних відвалів вугільних шахт / Глухов О.З., Агурова І.В., Прохорова С.I., Штірц Ю.О., Крохмаль І.І., Хархота Г.Л., Жуков СП.; власник: Донецький ботанічний сад НАН України u201402981, заявл. 24.03.2014, опубл. 25.06.2015, бюл. № 12. 5. Собко В.Г. Флора гранитных обнажений и примыкающих к ним песков на Приднепровской возвышенности и в Центральном Полесье; автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук, Киев, 1973. - 25 стр. 6. Березкіна B.I. Декоративні трав'янисті рослини, перспективні для озеленення, з колекції "Гірський сад" Ботанічного саду ім. акад. О.В. Фоміна // Роль ботанічних садів і дендропарків у збереженні та збагаченні біологічного різноманіття урбанізованих територій: Матеріали міжнародної наукової конференції (Київ, 28-31 травня 2013 р.). - Київ: НЦЕБМ НАН України, ПАТ "Віпол", 2013. - 304 с. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб використання очитка скельного (Sedum reflexum L. (S. rupestre L.) і очитка їдкого (S. acre L.) в рекультивації залізорудних відвалів Криворіжжя, що включає висадку рослин рано навесні, як вегетативно рухливих видів, що завдяки постійному розвитку кореневищ щорічно заселяють нові території, який відрізняється тим, що рослини очитка скельною і очитка їдкого висаджують у бороздки глибиною 12-15 см окремими рядками з відстанню між ними 1 м і між рослинами 0,5 м на ділянках залізорудних відвалів, відсипаних уламками скельних порід кварцитів та сланців, а також пухкими четвертинними породами - суглинками, супісками і глинами. 4 UA 115519 U 5 UA 115519 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6