Рекультивация земель

- в первые 5…6 лет от начала образования  нарушенных земель появляется  мозаичный несомкнутый растительный  покров, состоящий из растений  с широким диапазоном толерантности;

- в последующие 5…6 лет формируются  многовидовое сообщество растений (30…40 видов), в котором заметно  проявляются зональные черты  и складывается многоярусная  структура биоценозов;

- после 10…12 лет начинает преобладать  дифференциация видового состава, господство переходит к многолетникам, создается устойчивый растительный  покров с выраженной ярусностью, хорошо прослеживается сезонная динамика.

В сложных условиях сроки формирования растительного покрова значительно увеличиваются, например: на отвалах Подмосковного буроугольного бассейна с большой долей сульфидсодержащих пород к 20 годам растительный покров находится еще в начале второго периода.

На песчаных карьерах в степной зоне растительность появляется через 5…7 лет, к 10…12 годам может насчитывать 5…10 видов самых устойчивых растений: умин песчаный, полынь полевая, ястребинка волосистая и др.

На гравийных карьерах отдельные растения видны на 3…4 год. Первыми из них поселяются мать-и-мачеха, полынь обыкновенная. К 5…6 годам это уже 8…10 видов трав: овсяница овечья, ястребинка волосистая, кошачья лапка и др. К 15 годам насчитывается около 30 видов: сон-трава, тысячелистник обыкновенный, клевер полевой, ежа сборная, мятлик луговой; из древесно-кустарниковых растений: сосна обыкновенная, ива.

На выработанных торфяных карьерах при достаточном количестве влаги и питательных веществ растительность появляется уже в первый год. Вначале появляются редкие растения: мать-и-мачеха, овсяница, зеленый мох, крапива, осока. Через 2…3 года образуется сплошной травяной покров: овсяница, крапива, осока, череда, тростник, хвощ, ситник, гусиная лапка, кислица. Через 5…6 лет поселяются древесно-кустарниковые: ольха черная, ива, калина, лоза, ольха серая, клен, береза, осина, тополь.

Зарастание нарушенных земель создает в молодых почвах запас органических веществ, который в результате биохимических процессов улучшает питательный режим этих почв и способствует образованию устойчивого растительного покрова.

Скорость почвообразования и формирование почвенных горизонтов зависят от свойств почвообразующих пород, их водного и  теплового  режимов,  рельефа,  природно-климатических условий данного района, от видового состава растительности и продолжительности природного восстановления земель.

Отвалы и насыпи вскрышных пород быстрее зарастают с северной и северо-западной стороны, поскольку здесь наблюдаются устойчивый водный и тепловой режимы. Южные склоны, испытывающие наибольшие перепады температур и значительную эрозию, покрываться растительностью лишь в нижних частях склона, где накапливается смытый мелкозем.

Интенсивное накопление гумуса на нарушенных землях наблюдается в период от 5 до 20 лет, далее скорость почвообразования снижается, что обуславливается устойчивостью биогеохимических процессов под определенными сообществами растений. В результате этих процессов в конкретных природно-климатических зонах формируются молодые почвы близкие по генезису к зональным почвам, но отличающиеся от современных почв в силу ряда причин:

- процесс формирования почв –  это очень длительный процесс;

- нарушенные земли имеют другие  по генезису почвообразующие  породы;

- факторы почвообразования претерпели  изменения.

Поэтому на нарушенных землях, особенно в тех местах, где целевое использование затруднено в силу организационных, технологических, социальных и природно-климатических условий, необходимо стремиться, прежде всего, к стимулированию растительного покрова. Для этой цели можно использовать приуроченность отдельных видов растений к определенным типам и свойствам почв, грунтов и горных пород. Такие растения выявляются в ходе ботанического и видового анализа растительных образцов, взятых на нарушенных землях, и могут  быть  рекомендованы в качестве пионерных (предварительных, авангардных) культур. 
  
На землях, где проведение технической рекультивации затруднено, или возможно повторное их использование (например: повторное использование отвалов, содержащих породы с малой концентрацией редких металлов) создают растительный покров разбрасыванием дражированных семян травосмесей и кустарников. Семена растений с учетом их приуроченности к горным породам разбрасывают самолетом ранней весной вместе с небольшими дозами минеральных удобрений.

Способность растения приживаться используется при рекультивации отвалов нетоксичных вскрышных породах без предварительного нанесения почвенного слоя. Для этого разрабатывается специальная технология культивирования растений, например:

- выращивание бобовых трав в  течение 3…4 лет с запашкой на  глубину 25…30 см;

- выращивание злаково-бобовой травосмеси  с внесением небольшой дозой  минеральных удобрений в течение 3…4 лет с последующей запашкой  трав на глубину 20…25 см;

- посев трав (викоовсяная смесь, донник) с последующей запашкой.

В формировании молодых почв при проведении рекультивации для лесохозяйственных целей в качестве пионерных используют бобовые, бобово-злаковые травы, кустарники и некоторые породы деревьев. Из древесно-кустарниковой растительности наибольшее распространение в качестве пионерных имеют: акация белая, лох узколистный, облепиха, акация желтая, смородина золотистая, береза бородавчатая, ива, ольха, тополь, черемуха.

Рекультивация лесохозяйственного назначения проводится для создания на нарушенных землях лесных насаждений промышленного, защитного, водорегулирующего, водо-охранного и рекреационного назначения. Начинается она с подбора древесных и кустарниковых растений в соответствии с пригодностью нарушенных земель для биологической рекультивации и исходя из природно-климатических условий. Например, в степной зоне для рекультивации отвалов, насыпей, карьерных выемок, создания защитных лесных полос рекомендуются следующие породы деревьев и кустарников: вяз, клен ясенелистный, акация белая, тополь черный, дуб красный, дуб черешчатый, акация желтая, смородина золотистая, тамарикс ветвистый, лох узколистный.

Наиболее эффективным приемом биологической рекультивации на нарушенных землях является создание многовидового растительного покрова с участием многолетних трав и устойчивых пород кустарников и деревьев. При такой многоярусной структуре нарушенные земли хорошо защищены от эрозии и дефляции, а благодаря листовому опаду и корневым системам получают большой прирост органических веществ.

На землях, загрязненных техногенными продуктами, главной задачей биологической рекультивации является повышение самоочищающей способности почвы. Решение этой задачи возможно с помощью совместного функционирования технических и биологических систем, оперирующих широким набором мероприятий, в том числе с использованием специально выращенных микроорганизмов.

Рекультивация (очистка) почв от техногенных продуктов с помощью микроорганизмов основан на деструктировании (разложении) этих продуктов в течение регламентированного времени. На практике этот способ применяется для очистки почв, загрязненных нефтью, нефтепродуктами и пестицидами. Технология биодеструктирование включает создание благоприятных водно-воздушных, тепловых и питательных условий микроорганизмам и регулярного контроля численности применяемой популяции. Поэтому эффективность такого вида рекультивации зависит от управляемости регулирующих факторов и качества штаммов.

• .1. Рекультивация выработанных торфяников

• 6.2. Рекультивация земель, нарушенных при строительстве линейных сооружений

• 6.3. Рекультивация и обустройство свалок

• 6.4. Рекультивация карьерных выемок и отвалов

 

 Рекультивация выработанных торфяников

Способы технической рекультивации

 

Торфяное месторождение - это заболоченная  территория с мощным торфяным слоем, разработка которого возможна только в условиях осушения.

Способы добычи торфа:

фрезерный;

экскаваторный;

гидравлический;

ручной.

Наибольшее распространение в настоящее время имеет фрезерный способ, при котором разработка месторождения идет послойно с помощью фрезы, реже используется экскаваторный способ.

После фрезерной добычи остаются карты шириной около 500 м и длиной до 3 км, что соответствует расстоянию между валовыми каналами и их длине. Поверхность этих карт ровная с превышением в местах складирования торфа до 0,5…2 м, вдоль осушительных каналов - 0,3…0,2 м.

Мощность оставшегося слоя торфа после фрезерования должна быть не менее 1.0м, в тоже время, вопреки существующим требованиям, встречаются участки с обнаженным минеральным дном. 
Поверхность торфяных болот, недавно вышедших из разработок, имеет редкую растительность, на полях давней выработки формируется многоярусный растительный покров с кустарником и мелколесьем. Устойчивый растительный покров с многолетниками в основном приурочен к бровкам каналов, местам складирования торфа и к участкам с благоприятным водным режимом. 
Из всех элементов осушительной сети в удовлетворительном состоянии остаются лишь транспортирующие каналы, регулирующая сеть разрушается полностью.

При экскаваторной разработке остаются траншейные карьеры глубиной 0,5…0,4 м, шириной от 4 до 10 м, длиной до 2 км.

Эти траншеи ограничены продольными и поперечными перемычками, заполнены водой. Ширина перемычек составляет 0,5…4,0 м. На перемычках лежат пни и остатки погребенной древесины. Давние карьеры покрыты многоярусной растительностью.

Выбор направления использования выработанных торфяников может быть определен по таблице 6.

Таблица 6. Направления использования выработанных торфяников после рекультивации

Элементы рельефа	Направление использования
Склоны надпойменных террас, староречий, слой торфа более 0,5 м Сточные котловины, пойменно-притеррасные, пологоволнистые абляционные равнины, со слоем торфа  - более 0,5 м  - менее 0,5 м Бессточные котловины, пойменные, бессточные межморенные котловины, обвалованные поймы, слой торфа более 0,15 м Неглубокие междуречные впадины	Сельскохозяйственное     Многоцелевое (преимущественно сельскохозяйственное): - сельскохозяйственное;  - лесохозяйственное - Водохозяйственное - Лесохозяйственное

 

  
Выбор направления использования отработанного месторождения прежде всего должен основываться на эколого-экономической целесообразности проведения рекультивации, причем в равных условиях предпочтение надо отдавать сельскохозяйственному производству, как наиболее эффективному способу возврата инвестиций.

Состав работ по технической рекультивации выработанных торфяников следующий:

- предварительное мелиоративное  обустройство, включающее предварительное  осушение и выравнивание поверхности  выработанного месторождения;

- строительство новой или реконструкция  существующей осуши тельной сети;

- культуртехнические работы с набором различных структурно-проективных способов (планировки, известкования, землевания и т. д.).

Предварительное мелиоративное обустройство территории – это, прежде всего, мероприятие, относящиеся к карьерам экскаваторной добычи, поскольку вышедшие после фрезерной разработки торфяные поля ровные и не имеют глубоких выемок. Предварительное обустройство включает строительство временной водоотводной сети для сброса воды из замкнутых траншейных выемок и выравнивание поверхности карьера для ликвидации перемычек.

При проектировании мелиоративной системы на выработанных торфяниках следует использовать отдельные элементы или части существующих сооружений, находящиеся в удовлетворительном состоянии. Линии и насыпи железных узкоколейных дорог, предназначенные для вывоза торфа, разбираются.

На фрезерных полях проводящая и ограждающая сеть, работающая исправно, реконструируется для последующего целевого использования. Все разрушенные картовые каналы и непригодные к эксплуатации проводящие каналы засыпаются грунтом из кавальеров и подштабельных полос (места складирования торфа).

Для регулирования водного режим и снижения опасности возникновения пожаров на осушаемых торфяниках проектируется увлажнение с помощью шлюзования или дождевания. 
Культуртехнические работы проводятся по типовым схемам, в которые могут включаться известкование и землевание торфяных почв.

Биологическая рекультивация выработанных торфяников при их использовании в сельскохозяйственных целях направлена на активизацию микробиологических процессов и регулирование скорости минерализации органического вещества. Для этого применяют совершенную агротехнику и сбалансированное органическое и минеральное питание.

Продолжительность биологической рекультивации зависит от мощности и свойств оставшегося после разработки слоя торфа, а также от эффективности выращиваемых культур. Ориентировочно этот период составляет для низинных болот с высокой степенью разложения торфа и мощностью более 0.5 м - 1год; с мощностью 0,3…0,5 м – 2 года; со средней степенью разложения и мощностью более 0,5 м – 2 года, со слабой степенью разложения – 3 года. Для верховых и переходных болот - 3 года. 

В качестве предварительных культур используют однолетние травы на зеленые удобрения, семена, зеленый корм, сено и травяную муку.