Биологическая рекультивация нарушенных земель

 

3.Сельскохозяйственное направление

биологической  рекультивации

          Сельскохозяйственное направление биологической  рекультивации  - создание на нарушенных  землях  сельскохозяйственных угодий (пашен, сенокосов,пастбищ и др).

            В числе наиболее стойких и перспективных растений, которые рекомендуются для посевов и посадок на отвалах хозяйственно ценные растения: люцерна синегибридная, эспарцет песчаный, клевера белый и луговой и т.п.

Горнотехнический этап  рекультивации  включает в себя работы по планировке поверхности отвалов (созданию рельефа), нанесению плодородного илипотенциально плодородного слоя, внесению основного минерального удобрения.

Биологический этап  рекультивации  включает в себя посев многолетнихтрав, посадку древесных и кустарниковых видов, уход за ними.

В ходе длительных исследований была доказана возможность улучшениясвойств субстратов с помощью различных приемов . Возможны следующие основные приемы обогащения поверхности отвалов необходимыми для роста и развития растений питательными веществами.

1. Прием землевания - нанесение  на поверхность отвалов почвы,  торфаили потенциально плодородного грунта, толщина слоя которых может колебаться от 2-4 см (на золоотвалах) до 20-50 см и более (на породных отвалах).При землевании поверхность отвалов может покрываться как равномернопо всей площади, так и полосами, причем полосы с покрытием шириной 6-10 мкаждая чередуются с такими же по размеру полосами без покрытия. Оба типаполос располагаются поперек господствующего направления ветров. Полосы спокрытием засеваются многолетними травами, а также практикуются посадкидеревьев и кустарников. Такой способ покрытия дает экономию как посевногои посадочного материала, так и наносимого покрытия.

2. Внесение полного минерального  удобрения (NРК) с учетом имеющегося  содержания питательных веществ  в субстрате, слагающем отвал,  которое делится на два этапа: осенью вносятся фосфорные и калийные удобрения из расчета 60-90 кг действующего начала на гектар; весной внести азотные удобрения - 90-120 кг/га из расчета 30-45 кг действующего начала на гектарЕжегодная подкормка посевов способствует лучшему развитию культур искорейшему задернению отвалов.

3. Полив поверхности  отвалов, в частности золоотвалов,  в течение вегетационного периода обезвреженными сточными водами (после прохождения ихчерез очистные сооружения). Полив следует проводить как до посева, так и после, начиная с 10-го дня после посева, в течение всего вегетационного периода(с мая по сентябрь) из расчета 200-500 м3/га за один раз, согласуя его с фазамиразвития растений. Состав применяемых сточных вод должен соответствовать

нормам  санитарно-эпидемиологической службы по содержанию вредных веществ.

Предпосевная  обработка подготовленных площадейв  зависимости от вида освоения, свойств  субстрата может включать как  безотвальную вспашку с почвоуглубителем, так и дискование или боронование тяжелыми боронами в 2-4 следа.

Семена злаковых трав не требуют предварительнойобработки, но для улучшения всхожести их можно подвергнуть воздушно-тепловому обогреву.Семена бобовых по правилам следует подвергать скарификации. Нопри посеве на отвалах этот прием можно не проводить, т. к.семена, не проросшие в первый год, пополняют количество растений в последующие годы. Хорошие результаты дает обработка семян бобовых бактериальными удобрениями, в частности нитрагином, из расчета 1 кг (2 бутылки) на рекомендуемую гектарную норму высева семян.

Посев семян  проводится или рано весной- с 25 апреля до15 мая или летом - с 20 июля по 10 августа, т. е. в период выпадения осадков.Посев семян можно проводить как вручную, так и механизированнымспособом с последующим боронованием и прикатыванием гладким катком.

Мелкие семена заделываются на глубину 1-2 см,крупные- 3-4 см.

Одновременно  с посевом многолетних трав следует  проводить посадкудеревьев и кустарников, формируя из них защитные полосы или небольшиеколки, что будет способствовать накоплению снега, уменьшению водной иветровой эрозии поверхности отвалов . Для этого рекомендуются следующиедеревья и кустарники: тополь бальзамический, яблоня мелкоплодная, осина,береза бородавчатая, береза пушистая, ива козья, ива пятитычинковая., сосна обыкновенная, карагана желтая, шиповник коричный, ракитник русский,малина лесная, облепиха, смородина золотистая, клен американский, лох узколистный и др. Возможно создание крупноплощадныхкультурдендроценозов.

Посадку древесных и кустарниковых видов на отвалах как правило проводят вямки или траншеи с внесением плодородной почвы.Культурфитоценозы, формируемые на отвалах путем посева многолетнихтрав уже на третий год жизни дают прочную дернину, сомкнутый травостой ипригодны для сенокошения. Урожайность сена колеблется от 10,5 до 26 ц/га(злаки); от 20 до 45,5 ц/га (бобовые).

 

4. Лесохозяйственное  направление

биологической  рекультивации

Лесная (лесохозяйственная)  рекультивация  предполагает создание и выращивание лесных культур мелиоративного, противоэрозионного, полезащитного, ландшафтно-озеленительного, санитарно-гигиенического, рекреационного и других назначений. В конечном счете речь идет о конструировании искусственного лесного биогеоценоза.

Первыми работами по лесной  рекультивации  у нас в стране следует считать освоение для лесохозяйственных целей торфяных выработок на севере исеверо-западе европейской части, озеленение террикоников в Донбассе .

Одними  из первых рекультивационных районов  на нарушенных промышленностью  землях  в нашей стране стали Подмосковный горнохимический комбинат и лесопосадки в Тульской области.

В лесорекультивационной  практике необходимо более полно  учитыватьестественное восстановление лесной растительности на отвалах . В общем планерекультивации  нарушенных горными работами территорий большого районацелесообразно ряд участков использовать как участки для спортивной охоты,рыболовства и мест обитания диких животных. В таких случаях при проведении рекультивации  можно ограничиться мероприятиями по содействию естественному восстановлению лесов и последующей реконструкции малоценныхмолодняков. Часто с этой целью проводят разреживание мелколиственныхпород и посадку саженцев сосны и лиственницы площадками. Это так называемый пассивный способ лесной  рекультивации , в отличие от активного способа- посадки лесокультур.

 В южных  районах страны под естественное  зарастаниецелесообразно оставлять неудобные участки неразровненных территорий - крутые склоны, узкие ложбины, балки, где создают ремизные насаждения изплодовых деревьев и кустарников.

Требования  к горнотехническому этапу   рекультивации  включают снятие плодородного слоя почвы, селективную выемку пород вскрыши, транспортировкуи использование для  рекультивации  плодородного почвенного слоя и потенциально плодородных вскрышных пород, формирование рельефа и структуры поверхностного слоя, создание подъездных путей и противоэрозионных сооружений.

Поверхностный слой служитосновой для формирования корнеобитаемого горизонта рекультивируемогоучастка. При проведении биологической рекультивации  внимание обращаетсяна поверхностный слой, качество которого определяет возможность созданиярастительного покрова, трудоемкость мелиоративных мероприятий. Состав иструктура верхнего слоя определяют виды освоения рекультивируемой территории. Мощность этого слоя для выращивания древесных и кустарниковых растений должна составлять не менее 1,5-2 м. Искусственно формируемый прирекультивации  верхний горизонт (Р-горизонт) создают по схеме, близкой кприродной (нижний слой - благоприятные водно-физические свойства, верхний–гумусированый горизонт).

Степень биологической  пригодности грунтов устанавливается  на основефизических и химических свойств  пород вскрышной толщи и по наблюдениямза естественным зарастанием согласно . Практически выделяются три основные группы вскрышных пород по степени пригодности их длябиологической  рекультивации : пригодные (плодородные и потенциально-плодородные), малопригодные, непригодные. Группы разделяются на подгруппы по физическим и химическим свойствам.

К непригодным  по физическимсвойствам относятся сильнокаменистые скальные породы. Непригодность пород по химическим свойствам определяют, как правило, неблагоприятная реакция среды (сильно кислая или сильно щелочная) и высокий уровень засоления.Первая группа складируется во временные отвалы и используется впоследствии для создания рекультивационного слоя. Вторая группа – основнаячасть горной массы отвалов, для которых характерно малое количество элементов питания растений, неблагоприятный механический состав, но возможно использование для создания лесонасаждений. Третья группа - преимущественно

скальные  породы.

Пригодность нарушенных  земель  устанавливается на основе следующих факторов:

- природных  физико-географических условий: рельефа, геологии, почвы,климата, растительности, гидрологии;

- хозяйственных,  социально-экономических и санитарно-гигиеническихусловий;

- технологии  и комплексной механизации горных  работ, срока эксплуатации карьера  и стадии развития предприятия, на котором проектируются рекультивационные работы;

- экономической  целесообразности и социального  эффекта рекультивации.

Для улучшения  структуры и качественного состава  грунтосмесейрекультивационного слоя необходим целый комплекс мероприятий  по их мелиорации .

Мелиоративные меры делят на группы:

- физико-химические  методы мелиорации грунтосмесей;

- обогащение  грунтов с помощью внесения  удобрений и посева сидератов;

- биологические  методы интенсификации роста  лесокультур путем введения в  их состав пород азотонакопителей.

Лесные культуры на отвалах. Оптимальным считается  лесонасаждение,где наиболее полно  использовано потенциальное плодородие почвы для ростадревесных пород, получены наибольшие запасы древесины, проявляются полезные свойства леса: климаторегулирующие, водоохранные, почвозащитные,санитарно-гигиенические и др.

В мировой лесорекультивационной  практике сложилась особая форма  ведения лесного хозяйства на промьшленных отвалах - создание предварительных  мелиоративных насаждений из быстрорастущих нетребовательных пород ипостепенная замена их насаждениями из более ценных пород . Мелиоративныепороды - это ольха, акация белая, тополя. Существует трехмерное лесоводство-  создание устойчивых экосистем, заменяющих менее продуктивную естественную растительность (обширные лесополосы, перемежающиеся с пастбищными угодиями).

Подбор пород  строят по зональному географическому  принципу, сучетом биологической  пригодности грунтов .

Л. П. Баранник (1976) предлагает определять такие показатели биологической устойчивости лесных пород, как морозостойкость, засухоустойчивость,требовательность к почвенному плодородию, быстрота роста, мелиоративныекачества, и выражает эти свойства в баллах (высокие, средние, низкие и т. д.).

В соответствии с биологической характеристикой выделяется группа пионерных видов: лиственница, сосна, береза, тополь, ива, ольха, акация.Токсичные породы с высокой кислотностью переносят акация, береза,ольха, тополь, лох, облепиха, сосна, ива, клен, осина, смородина, спирея, тамариск. А карбонатные щелочные - сосна, акация, береза, клен, ольха, лох, облепиха.

Сравнительно  большой выбор видов позволяет  создавать на отвалахсложные по составу насаждения различных типов и назначения - мелиоративные, противоэрозионные, водорегулирующие лесополосы, ремизные, лесопарковые и массивные эксплутационные.

Мелиоративный тип лесокультур для токсичных  сульфидсодержащих

грунтосмесей. Мелиоративный тип лесных культур  разрабатывается для крайненеблагоприятных в биологическом отношении отвалов, сложенных токсичнымигрунтосмесями. На них можно использовать сосну, березу, тополь, ольху,акацию, но требуется мелиорация грунта. Эффективны экранирование непригодных участков слоем суглинка либо известкование с глубоким рыхлением ипромывкой. Обязательна подготовка грунтосмесей по системе сидерального

пара и посевы донника. Необходимо выращивать не чисто  сосновые лесонасаждения, а смешанные  сосново-березовые лесокультуры с  ольхой.

 Таким образом,  подбирать тип лесных культур  нужно с учетом распределения участковгрунтосмесей различной степени токсичности на поверхности отвалов.

На нетоксичных вскрышных грунтах можно выращивать лесные насаждения различногоцелевого назначения: это лесопарки, эксплутационные, защитные, мелиоративно-озеленительные, подготовительные ремизные и другие насаждения . Длявсех видов обязательным является выполнение мелиоративных и почвозащит-

ных функций.

Во всех почвенно-климатических  зонах на рыхлых грунтах легкого  механического состава без сорной растительности возможно выращивание леснойкультуры без подготовки грунта. На грунтах тяжелого механического состава ссорняками сплошная вспышка обязательна. Проектированию и созданию лесных культур должно предшествовать агротехническое обследование и крупно-