Нарушенные земли и ее рекультивация

Зерновые культуры, более требовательные к условиям почвенного питания, чем многолетние травы, требуют и более тщательной подготовки площадей. Такие культуры как пшеница, рожь, овес, ячмень, кукуруза, просо, сорго, гречка, подсолнечник, арбузы, не могут хорошо развиваться на породах, которые содержат мало азота и фосфора, в то время как чина, горох менее привередливы к горным породам. Они обеспечивают более высокую продуктивность, хотя их урожайность ниже, чем на зональных почвах.

В то же время многолетние травы (люцерна, эспарцет, донник) на этих породах дают удовлетворительные урожаи, которые при внесении удобрений оказываются даже выше, чем на старопахотных участках с южными и обыкновенными черноземами.

Ценной особенностью многолетних трав как мелиорантов, является их способность обогащать почву азотом. Благодаря живущим на их корнях азотфиксирующим бактериям, бобовые травы способны накапливать в почве до 100-200 кг/га соединений азота.

Многолетние бобовые травы положительно воздействуют и на физические свойства почвы, в частности улучшают их структурное состояние. Корневая система многолетних трав рыхлит почву и извлекает из ее глубоких горизонтов труднодоступные для других растений питательные элементы, обогащает почву органическими веществами, усиливает жизнедеятельность полезных микроорганизмов, закрепляет пахотный слой и защищает его от водной и ветровой эрозии. После отмирания корневая система многолетних бобовых трав оставляет в почве большое количество свежего биологически активного вещества.

Все вышесказанное дает право считать бобовые травы незаменимыми культурами-мелиорантами освоительного периода.

3.2.2 Применение севооборотов

Чрезвычайно важную роль в рекультивации земель играет севооборот, под которым, прежде всего понимают научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур, Это обусловлено его многосторонним влиянием на плодородие нарушенных земель и урожай сельскохозяйственных культур, улучшением физико-химических свойств почв и пород, водного и пищевого режимов, микробиологической и ферментативной деятельностью почв, снижением вреда от сорняков, болезней и вредителей.

Сельскохозяйственной практикой доказано, что ни один агротехнический фактор не влияет так сильно на свойства почвы и урожай культур, как севооборот. В сочетании с культурными сенокосами, пастбищами и лесными насаждениями севообороты формируют определенный ландшафт местности, благоприятный для всей флоры, фауны и роста урожайности возделываемых культур.

При рекультивации земель севооборот представляет собой важное организующее начало. На его основе строятся системы удобрений и обработки почвы, а также мероприятий по защите растений. Бессистемное, беспорядочное проведение мероприятий приводит к низкой продуктивности и запущенности поля. На высокую эффективность севооборотов на рекультивируемых землях указывают многие исследователи.

При подборе сельскохозяйственных культур и разработке мелиоративных севооборотов учитываются специфика технического этапа и характер рекультивацнонного слоя (мощность, содержание гумуса и подвижных питательных веществ, физико-химические и водно-физические свойства и др.), а также принимаются во внимание климатические условия. Как правило, освоение рекультивированных земель начинается с 3--4-летнего выращивания многолетних трав с запахиванием зеленой массы как сидерата.

В случае, если техническим этапом не предусмотрено нанесение гумусированного слоя почвы и рекультивационный слой представлен потенциально плодородными породами, мелиоративные севообороты включают 6 - 10-летнее возделывание эвритрофных многолетних бобовых трав, нетребовательных к почвенному плодородию (состав травосмесей устанавливают в соответствии с зональными особенностями). Нормы высева семян многолетних трав увеличиваются на 50%.

3.2.3 Внесение удобрений

В мелиоративный период освоения рекультивированные почвы улучшают свои свойства, но по продуктивности без применения специальных приемов агротехники и удобрений они не могут сравниваться с почвами естественного сложения.

Недостаток питательных веществ в верхнем горизонте почвы пополняется за счет органических и минеральных удобрений. Внесение удобрений является эффективным приемом, усиливающим окультуривание нарушенных земель. Вносимые удобрения активизируют биологические процессы, способствуют улучшению физических свойств почвы.

В результате взаимодействия органических и минеральных удобрений с почвой улучшаются условия корневого питания растений. Развитая корневая система обеспечивает растениям в засушливый период снабжение водой из нижних горизонтов, что вызывает меньшую изреженность травостоя и повышает его продуктивность.

При выращивании многолетних трав из минеральных удобрений преимущество необходимо отдавать фосфорным а затем азотным удобрениям, удобрения эффективны только в сочетании с азотным и фосфорными соединениями.

Норма их внесения увеличивается в 1,5-2 раза, если рекультивированный участок покрыт плодородным слоем почвы, и в 2-4 разы, если она покрыта породами, которые имеют потенциальное плодородие. Навоз вносят из расчета не меньшее 60 тонн на гектар рекультивированных земель.

Важно при внесении удобрений учитывать их формы. Из фосфорных удобрений лучшей формой на рекультивированных землях является двойной суперфосфат, из азотных сульфат аммония, из калитных - 40% каменная соль.

Перечисленные выше формы удобрений хорошо растворяются в воде и относительно легко усваиваются растениями. Систематическое внесение сульфата аммония и двойственного суперфосфата приводит к слабому подкислению почвенного раствора, следовательно, происходит нейтрализация щелочной реакции насыпных почво - грунтов.

При рекультивации земель можно использовать биоактивные препараты - гуматы (отходы обогащения и использования бурых углей). Внесение биоактивных препаратов в количестве 5-50 т/га в комплексе с минеральными удобрениями по своему действию заменяют гумус. Стабилизация микробиологической жизни почвогрунта практически происходит за 1 год, а полное восстановление плодородия происходит через 3-4 года.

3.3 Лесная рекультивация

Лесохозяйственное направление предусматривался в случаях, когда экономически нецелесообразно проводить сельскохозяйственную рекультивацию или создание лесонасаждений является приоритетным (в рекреационных или санитарно-гигиенических целях).

Возможность биологического освоения территорий без нанесения на них слоя почвы, а лишь с применением в отдельных случаях биологической или химической мелиорации, обеспечивает более широкую популярность лесной рекультивации.

Назначение искусственных лесных насаждений на восстанавливаемых территориях различно. В зависимости от местных условий может предусматривается создание хозяйственных, эксплуатационных, противоэрозионных, водорегулирующих, ветрозащитных насаждений, а также насаждений охотничьих хозяйств, лесов паркового типа и др.

В районах с недостаточной влажностью искусственные лесопосадки служат источником регулирования водного режима, в малолесных районах -- увеличивают лесистость, а также выполняют функцию полезащитных насаждений на рекультивируемых в сельскохозяйственных целях территориях, создавая живые изгороди вокруг полей. Необходимость проведения лесной рекультивации во многих случаях обусловлена резким уменьшением лесопокрытой площади в районах деятельности горных предприятий.

Как правило, основной целью лесной рекультивации в промышленных районах является создание лесов озеленительного назначения для улучшения неблагоприятных условий окружающей среды. И только в более отдаленной перспективе возможен перевод таких насаждений в категорию промышленных.

Лесохозяйственное направление целесообразно применять в лесной зоне при рекультивации отвалов, сложенных пригодными и малопригодными породами. В последнем случае перед лесопосадками проводят мелиорацию пород, улучшающих их физико-химические свойства, и специальные агротехнические мероприятия.

К настоящему времени в мировой литературе опубликовано достаточно большое число данных, освещающих вопрос лесной рекультивации отвалов разных типов. Преобладающая часть работ выполнена на отвалах, образованных при добыче угля, меньшая -- железной руды, руд цветных металлов и отвалах нерудных ископаемых. Независимо от цели создания искусственных лесопосадок и от типа отвалов, на которых планируется проведение этих работ, исследователи сталкиваются с необходимостью решения общих вопросов. Из них в первую очередь -- оценка лесопригодности грунтов, складируемых в отвалы, подбор ассортимента видов древесных и кустарниковых растений в зависимости от свойств пород, формы и высоты отвалов, крутизны и экспозиции склонов и других условий.

В районах с недостаточным количеством атмосферных осадков следует предусматривать полив насаждений, не допуская смыва отвальных пород и нанесенного плодородного слоя почвы и потенциально плодородных пород. Одновременно с поливом необходимо подкармливать растения азотом и фосфором.

3.3.1 Естественный растительный покров

Как правило, лесная рекультивация территорий, нарушенных промышленностью, преобладает в районах лесной зоны, там, где в результате добычи полезного ископаемого в значительной степени уничтожается лесной покров. Исследованиями установлено, что в ряде случаев при наличии вблизи источника заноса семян древесных растений зарастание отвалов, образованных при разработке угля, железной руды и других полезных ископаемых, происходит не только за счет травянистых, но и древесных видов растений. В связи с этим при разработке вопросов лесной рекультивации необходимо учитывать не только свойства самих отвалов (химический состав и физические свойства грунтов), но и характер естественного растительного покрова на них, позволяющего решить вопрос о целесообразности искусственного лесовыращивания или улучшения условий для развития естественного растительного покрова.

Так, исследованиями, выполненными лабораторией промышленной ботаники Уральского университета, установлено, что часть отработанных отвалов уральских железорудных месторождений, расположенных в пределах лесной зоны, успешно зарастает древесными растениями, начиная с первых лет после окончания формирования поверхности отвалов. Подобное явление отмечено как для отвалов, сложенных рыхлыми нетоксичными грунтами, так и скальными породами, наиболее трудными для проведения биологической рекультивации. Достаточная влажность района, благоприятные условия семязаноса, обусловленные близостью расположения ненарушенных лесных сообществ, отсутствие отрицательных антропогенных воздействий, особенно выпаса скота, способствуют формированию естественных древостоев из хвойных и лиственных пород. Число особей достигает 2--3 тыс., на 1 га, что может быть признано вполне удовлетворительным.

Подобные же сведения приведены А. И. Лукьянцем для отвалов, образованных при подработке бурых углей Карпинско-Волчанского месторождения на Урале, где в составе естественно поселяющейся древесной растительности на разновозрастных отвалах зарегистрированы такие ценные виды, как сосна, лиственница и ель Из лиственных пород широко представлены березы бородавчатая и пушистая, осины, виды ив, рябина, жимолость синяя и др. На некоторых участках 20-летнего возраста сформировались естественные лесные сообщества с числом особей более 10 тыс. на 1 га.

Таким образом, для части отвалов лесной зоны вполйе возможна ориентация на естественное зарастание лесными видами. Целесообразность выделения территорий, не нуждающихся в искусственном лесовыращивании, и территорий, на которых можно ограничиться лишь определенными мерами содействия природному процессу, устанавливается на основе тщательного геоботанического обследования отработанных площадей. Однако в большинстве случаев при решении вопроса о лесной рекультивации имеется в виду создание искусственных лесных сообществ.

3.3.2 Мелиоративная подготовка территорий

Характер мелиоративных мероприятий, направленных на подготовку территорий для проведения лесной рекультивации, определяется типом грунтов и их смесей, складированных в отвалы. Лесопригодность грунтов вскрыши различных месторождений (фосфоритных, песчаных, угольных, железорудных и т. д.) неодинакова и определяется как показателями химического состава их, так и физическими свойствами. Однако, как правило, грунты, мало пригодные для выращивания требовательных к условиям почвенного питания сельскохозяйственных культур, во многих случаях могут быть использованы для лесовыращивания без проведения, коренной мелиорации этих грунтов.

В том случае, если грунты, слагающие отвалы, нетоксичны и пригодны по своим химическим свойствам и физическим показателям для роста древесных растений (лёссовидные суглинки и лёссы), можно проводить лесопосадки непосредственно на этом грунте. В других случаях, например на песках, меловых и мергелистых породах, глинах разного механического состава (средних и тяжелых), сланцах различной степени вы-ветрелости, создание лесных культур возможно при условии применения минеральных удобрений. Положительный опыт такого способа мелиоративной подготовки площадей имеется как в отечественной, так и в зарубежной практике лесовыращивания на отвалах разных типов.

На участках с неблагоприятными для лесной растительности условиями первоначально производится коренная мелиорация: известкование, промывка, глубокое рыхление и др. и создается мелиоративно-подготовительный тип лесных культур. Например, лесная рекультивация территорий, сложенных токсичными грунтами, возможна только при условии коренной химической мелиорации или применения покрытия из почвы или пригодных для освоения растениями грунтов.

На отвалах, сложенных породами, бедными питательными веществами, следует проводить подготовительные мероприятия по созданию условий, обеспечивающих успешный рост и развитие древесных культур, внесение органических и минеральных удобрений, посев сидератов.

3.3.3 Посев почвообогащающих культур

Для улучшения условий роста древесных культур на отвалах целесообразно засевать междурядья многолетними бобовыми растениями (первые 3--4 года.) Наличие симбиотических отношений между древесными растениями (сосной, лиственницей, березой) и микоризообразующими грибами или между бобовыми травянистыми (клевером, люцерной, донником и другими) и клубеньковыми бактериями способствует улучшению роста растений в неблагоприятных условиях среды промышленных отвалов. Способ биологической мелиорации путем выращивания люпина многолетнего, широко применяющийся для улучшения лесорастительных свойств подзолистых почв, может быть с успехом применен при создании лесных культур на техногенных ландшафтах. Введение злаковых видов растений, являющихся дернообразователями и, как правило, отрицательно влияющих на первых стадиях развития искусственного леса в силу высокой конкурентной способности, может быть признано целесообразным только в случаях необходимого срочного закрепления рыхлых, легко подвергающихся эрозии грунтов.

3.3.4 Подбор древесных пород

Для формирования экологически устойчивых насаждений следует создавать смешанные типы лесокультур с участием главных пород до 70%, сопутствующих до 20, кустарников до 10%. Соотношение может меняться, в зависимости от назначения культур. Виды древесных и кустарниковых насаждений и их соотношение определяются на основе опыта, накопленного в каждой зоне (провинции).

Подбор древесных пород для лесонасаждений производится в зависимости от зональных условий, физико-химических; агрохимических и водно-физические свойств почвогрунтов, а также от целевого назначения.

При рекультивации породных отвалов шахт; обогатительных фабрик и др если термическая активность и физико-химические свойства пород позволяют использовать их для озеленения, следует; создавать на всей поверхности отвалов и в окружающей их защитной зоне лесонасаждения из древесных пород и кустарников, способных произрастать в данных условиях. На первых стадиях освоения территорий наиболее целесообразно выращивать виды, мало требовательные к питанию и влаге, способные выносить высокие температуры, которые на поверхности отвалов нередко достигают 50°С и выше,-- березы, ивы, тополя, ольху и др.

Изучение возможности создания -искусственных лесных насаждений на отвалах открытых разработок фосфоритов, железной руды и бурого угля в показало, что для облесения целесообразно использовать олиготрофные виды, т. е. виды, малотребовательные к плодородию почвы (например, сосна обыкновенная, береза бородавчатая и др.). Олиготрофность видов, а также их засухоустойчивость и солеустойчивость являются важнейшими характеристиками, имеющими значение при выборе ассортимента видов как для лесной, так и для сельскохозяйственной рекультивации.

При лесопосадках на отвалах в лесной зоне широко применяются сосна обыкновенная, лиственница сибирская, ель обыкновенная и другие виды ценных древесных культур.

Как показали многолетние исследования, наиболее целесообразно кулисное смешение этих пород с мелиоративными кустарниками(азотонакопителями) (облепиха, лох серебристый, бузина сибирская, смородина золотистая идр.).

Пример. Наиболее часто на рек-мых отвалах создаются лесные культуры сосны в смешении с обепихой по схеме 3С2Об (60% сосны, 40% облепихи) (). Смешение этих пород в рядах недопустимо, так как облепиха в первые годы затеняет и угнетает сосну. (расстояние между рядами больше в ряду, например, 2,5 и 1,5 м соот-но))

Что происходит после посадки? Контакт корневых систем с сосной обеспечивает ее азотным питанием, в рез-те повышается продуктивность. На 3-4 год после посадки облепиха начинает плодоносить, насаждение можно использовать для сбора ягод. Ко времени ее старения (15-20 лет) высота сосен достигает 7-9 метров, образуется чистое сосновое наждение, с небольшой примесью облепихи, где она не подав-ся сосной.

Возможны различные варианты схем смешения. (Пример: С Лц С 2Об С Лц 2Об, т.е 40% сосны, 20лиственницы, 40 облепихи; 3К2Об - 60и 40%)

По берегам водоемов с избыточно увлажненным грунтом следует создавать полосы из влаголюбивых древесных и кустарниковых пород. Рекомендуется тополь, ель, пихта, из кустарников:ивы, облепиха, рябинник, черемуха. Смешение м.б. разл-м, с преобладанием кустарниковых или древесных видов.

На тех участках, где древесные насаждения трудно создать (каменистые осыпи, обнаженные выветрившиеся горные породы), лесонасаждений для озеленения используется травянистая растительность.

Следует отметить, что в некоторых случаях необходимо проведение работ по временной стабилизации отвалов и их облагораживанию. Использование древесных растений в этом случае нецелесообразно. Их место могут занять кустарники.

Основная тенденция при выборе ассортимента растений -- использование видов местной флоры, экологически приспособленных к условиям существования в данной климатической зоне. При этом в случае расположения отвалов в районе действия газовых выбросов промышленных предприятий успех работ по лесовыращиванию будет зависеть от подбора пылегазоустойчивых видов.

Накопленный к настоящему времени экспериментальный и теоретический материал показывает способность отдельных видов растений неплохо расти и развиваться в условиях загрязненной атмосферы.(лиственные породы-тополь бальзамический, клен ясенелистный, береза бородавчатая, большинство видов кустарников. Использование газоустойчивого ассортимента при биологической рекультивации позволит создать более высокопродуктивные и устойчивые растительные сообщества. Как правило, наибольший эффект биологической рекультивации может быть получен при использовании видов широкой экологической амплитуды, способных в короткий срок сформировать высокопродуктивные сообщества. Последние, являясь одним из существенных структурных компонентов ландшафта, должны вместе с тем, выполнять почвозащитную, культурно-эстетическую и санитарно-гигиеническую функции.

Древесные и кустарниковые породы, используемые для лесной рекультивации, должны быть устойчивыми в экстремальных условиях техногенных территорий, обладать комплексом защитных и средообразующих функций и обеспечивать быстрое получение природоохранного и природовосстановительного эффектов.

3.3.5 Леса паркового типа

В пригородных зонах нарушенные земли могут быть отведены под строительство лесопарков, а состав структуры которых входят как посадки древесных, так и организация зеленых территорий в виде газонов и цветников. Работы подобного типа проводятся по особым проектам

. Создание садов и парков на техногенных ландшафтах --направление исследований, требующее участия не только биологов, но и архитекторов-градостроителей. Зеленые территории в структуре современных промышленных центров могут выполнить свою положительную роль с наибольшей полнотой только в том случае, если будут составлять единую систему, проникающую во все части индустриального центра. Композиционное решение их в соответствии с требованиями архитектуры, вписывающейся в данный ландшафт, улучшает эстетический вид местности, способствует оздоровлению окружающей среды, очищению атмосферы от вредных газов, пыли и других, нежелательных для человека компонентов. Искусственные растительные сообщества в этих условиях выполняют санитарно-гигиеническую роль.Поэтому при строительстве садов и парков в городах на территориях, нарушенных промышленностью, необходимо учитывать не только количественный показатель, т. е. число квадратных метров зеленой площади на человека, но и наиболее целесообразный способ ее размещения.

Созданию садов и парков на территориях, нарушенных промышленностью, должно предшествовать тщательное изучение экологических условий -- особенностей техногенного рельефа, водного и ветрового режимов, агрохимических показателей субстратов, слагающих отвалы, и интерпретация этих данных для конкретных типов растительности, намечаемых к использованию на данном объекте

Лесные насаждения парков, лесопарков и зеленых зон должны создаваться из наиболее ценных в эстетическом направлении и устойчивых в данных условиях древесных пород. При выборе ассортимента пород следует учитывать их влияние на микроклимат и санитарно-гигиеническое состояние окружающей среды.

Создание устойчивых высокодекоративных сообществ в промышленных центрах в значительной степени зависит от правильно подобранного ассортимента растений и качества посадочного материала, от умелого сочетания хвойных и лиственных пород, высаживаемых на фоне газонов и цветников.

Литература

1.Пучків Л.А., Воробйов А.Н. Людина і біосфера: входження в техносферу. - Підручник для Вузів. - М.: Изд-во МГТУ, 2000. - 342с.

2.. А.М. Гальперин, В. Ферстер, Х.-Ю. Шеф. Техногенные массивы и охрана окружающей среды. - М.: Издательство московского государственного горного университета, 1997 - 534 с.

3.Восстановление земель при горных работах. А.Ю. Дриженко. Москва. Надра. 1985. 241 с.

4.Агроекологічні основи рекультивації земель. Панас Р.М. Львів 1989. 160 с.

5.Рекультивація земель. Збірник наукових праць. Дніпропетровськ ДСХИ 1987

6.Мирзаев Г.Г., Іванов Б.А. і ін. Екологія гірського виробництва. - М: Надра, 1991, 319 с.

7. Николин А.Г., Матлак Е.С. Охорона навколишнього середовища у вугільній промисловості. К.: “Выща школа”, 1989.

8.Томаков П.И., Коваленко В.С., Михайлов А.М., Калашников А.Т. Экология и охрана природы при открытых горных работах. М.: Издательство Московского государственного горного университета. - 1994, 418 с.

9. Дороненко Е.П. Рекультивация земель, нарушенных открытыми разработками. М., Недра, 1979, 263 с.

10. Экология горного производства . Учебник для вузов Мирзаев Г.Г. и др. -М.:Недра,1991.- 320с.

Размещено на Allbest.ru