Рекультивация почв

Изучение нанесения различной  мощности гумусированного почвенного слоя на отвалах Камыш-Бурунского железорудного месторождения (Крым) и выращивания в этих условиях зерновых и других культур показало, что только при мощности почвенного слоя 40 см урожаи зерновых приближаются к показателям зональных почв (25-26 ц/га). Увеличение мощности гумусированного слоя до 80-90 см дает увеличение урожая на 180-198 % по сравнению со средним урожаем на старопахотных участках . В связи с этим делается вывод о необходимости нанесения почвенного слоя мощностью 60-80 см для возделывания зерновых культур. Етеревская Л. В. на примере исследований в северной степи Украины показала, что оптимальной мощностью для нанесения на отвалы гумусированной части обыкновенных черноземов является слой 40-50 см. Дальнейшее увеличение мощности почвенного слоя является неэффективным. При возделывании сельскохозяйственных культур с нанесением почвенного слоя получены урожаи, равные урожаям на зональных почвах или даже превышающие их.

Нанесение почвенного слоя можно производить только на породы, не обладающие фитотоксичными свойствами. Как показали исследования в Подмосковном угольном бассейне, при нанесении почвы на сульфидсодержащие породы происходят нежелательные изменения в поглощающем комплексе почвенного слоя. Растения отрицательно реагируют на действие подстилающей суль-фидсодержащей породы, корневая система недостаточно развивается, посевы гибнут или находятся в угнетенном состоянии.

В связи со значительными затратами  на создание пашни на отвалах с  нанесенным почвенным слоем, а также из-за нехватки последнего на Украине, в

Подмосковном бассейне, в районе Курской магнитной аномалии с начала 60-х годов проводятся исследования по непосредственному использованию вскрышных пород без нанесения почвенного слоя. [19, с. 127]

Установлено, что породы из группы потенциально плодородных (лёссы, лёссовидные  суглинки и другие благоприятные по своим свойствам) вполне пригодны для выращивания бобово-злаковых травосмесей, особенно бобовых многолетних трав (люцерна, донник, люпины). В Подмосковном бассейне на смеси лёссовидных суглинков с другими нетоксичными породами получены урожаи сена люцерны синегибридной 45-54 ц/га. На песчаных породах неплохо развивались люпины (многолетний и однолетний), люцерна желтая, ежа сбор-

ная . В Днепропетровской области (южная степь Украины) испытано около 20 видов сельскохозяйственных растений на лёссовидных суглинках и их смеси с

песчаными породами. Очень  хорошие результаты получены при  выращивании люцерны синегибридной и эспарцета песчаного. В вариантах без удобрений урожай сена люцерны составлял в среднем 48 ц/га, эспарцета - 44 ц/га, при внесении N80P80K80 урожай повышался у люцерны до 66 ц/га, у эспарцета - до 60 ц/га.

Возделывание зерновых на вскрышных  породах без удобрений не дало практических результатов. Максимальные урожаи были у ячменя 2,23 ц/га, овса - 1,5 ц/га, озимой пшеницы - 2,5 ц/га. Внесение удобрений под эти культуры

дало прибавку урожая от 500 до 1400 %. При этом особенно сильное воздействие оказывало внесение азота, меньшее - фосфора. Абсолютные значения урожая зерновых в этих условиях невысокие. В опытах с гречихой и просом максимальные урожаи получены при внесении удобрений и после 5-латнего пред-

варительного выращивания люцерны желтой . В Донбассе урожай зеленой массы многолетних бобовых на лёссовых породах составлял 180-200 ц/га, а в Кировоградской области при внесении удобрений (N100P100K100) урожай люцерны достигал 433-533 ц/га123 . Хорошие результаты дало выращивание злаково-бобовых травосмесей на отвалах марганцевых разработок в Грузии. После 3-5-летнего возделывания трав с внесением удобрений (N250P250K250) на некоторых участках отвалов без нанесения почвы возможно выращивание кукурузы, винограда и других культур, но с более низкими абсолютными показателями, чем с нанесением почвенного слоя.

На рекультивируемых участках, особенно при выращивании многолетних трав, заметно активизируется деятельность микрофлоры: изменяется ее количественный и качественный состав, повышается ферментативная активность.

Возделывание на отвалах злаково-бобовых  и бобовых культур ускоряет

развитие  почвообразовательного процесса. В сравнительно короткий срок происходит интенсивное накопление гумуса, дифференциация «почвенного» профиля. По данным Гогатишвили А. Д, под многолетними травами в течение 8 лет образуется перегнойный горизонт мощностью 3-4 см и переходный горизонт 6-7 см. Содержание гумуса в перегнойном горизонте достигает 4 % в переходном - 1,5 %. Четкая дифференциация «почвенного» профиля с выделением окрашенного гумусированного слоя мощностью около 10 см наблюдается через 4-5 лет под травосмесями на песчаных отвалах буроугольных разработок Подмосковного бассейна.

Jonas F. констатирует четкую дифференциацию профиля с возникновением гумусированного горизонта мощностью 0-25 см на 10-м году освоения мио-

ценовых илов . По данным Етеревской Л. В., существенное влияние на режим влажности, скорость и характер почвообразовательного процесса оказывает

микрорельеф, причем почвообразование идет по зональному типу.  Для ускорения накопления гумуса на отвалах возможно использование гуминов окисленных углей.

2.4. Лесонасаждения на отвалах открытых разработок

 Опыт создания лесонасаждений на отвалах, как наиболее дешевый способ рекультивации, был известен еще с середины прошлого столетия. Основные направления лесной рекультивации до 60-х годов XX века охарактеризованы в работе Моториной Л. В. и Забелиной Н. М.. За последние годы наряду с расширением объемов и темпов лесной рекультивации можно отметить и ряд изменений, произошедших в методах и приемах создания лесных культур на отвалах открытых разработок. Прежде всего, общая для всех стран тенденция рассматривать создание лесонасаждений на отвалах как элемент планомерной перестройки и оздоровления ландшафтов, нарушенных в результате промышленной деятельности человека.

В США, где лесная рекультивация  получила наибольшее распространение, при создании лесонасаждений в большинстве случаев не разравнивают поверхности отвалов или только, частично разравнивают срезанием их верхушек.

Лесонасаждения  проводятся методом посадки и  посева, причем в основном с целью озеленения и закрепления поверхности. В Пенсильвании около 80 % нарушенных земель засажено лесом, но только 1/4 часть этих посадок может быть использована для получения древесины. При благоприятных условиях древесину можно получать через 20-25 лет, пиловочник - через 30-40 лет138 . Для получения древесины рекомендуется высаживать хвойные породы, из лиственных -тополь как быстрорастущую породу. Посадки тополей 9-летнепо возраста, произведенные компанией Hoffman Coal, достигли высоты 12 м при диаметре стволов 27 см. Доход от этих посадок составляет 40 тыс. долларов с каждого экра. Получаемую древесину используют для изготовления бумаги

Рекомендуются также смешанные насаждения из трех последовательно сменяющихся групп древесных пород. В качестве пионеров высаживают акацию белую и ольху черную, на промежуточном этапе - платан, тополя - виргинский и серебристый, для получения деловой древесины - дуб, тюльпанное дерево, ясень белый, орех. Оборот рубки в таких насаждениях - 25-30 лет. В посадках, проведенных угледобывающей компанией Peabody Coal, хорошо себя зарекомендовали сосна белая, дуб красный, тополь желтый, ольха европейская. Центральной государственной лесной опытной станцией для производства древесины рекомендуются хвойные насаждения из ежовой и красной сосны, для озеленительных целей и в качестве охотничьих угодий - насаждения из белой акации, крупноплодного дуба, сикаморы. В США используется ручная и механизированная посадка. В последние годы широко внедряется посев семян древесных и кустарниковых культур с самолета и гидроспособом с одновременным внесением удобрений и мульчированием141 . Большое значение придается подбору видов древесных и кустарниковых растений, наиболее устойчивых к различным экологическим условиям и наиболее производительных. Исследования по выявлению мелиорирующего и почвоулучшающего влияния растительности на породы отвалов, проведенные в шт. Канзас на посадках конца 40-х годов, показали, что значение рН изменилось с 5,6 до 6,1, содержание почвенных частиц < 2 мм увеличилось с 38,5 до 46,9%, обменный калий возрос с 86,7 % до 96,4 %. В шт. Зап. Виргиния в результате рекультивации кислотность снизилась на 68 %, содержание сульфатов - на 50 %. Исследования по подбору древесных и кустарниковых пород для лесонасаждений на отвалах проводятся также в Канаде.

В РФ общим принципом создания лесонасаждений на отвалах является предварительное сплошное разравнивание их и возможно более широкое использование механизации лесопосадочных и лесокультурных работ. Посев применяется редко.

Впервые работы по облесению  открытых разработок (не считая торфяных выработок) были проведены в лесной и лесостепной зонах РФ.

Значительное влияние  на рост и развитие древесных и  кустарниковых пород оказывают удобрение и посев в междурядьях донника, увеличивающего прирост на песчаных породах в два раза.

Хорошие результаты получены при выращивании сосны и других пород на отвалах фосфоритных рудников. В литературе приводятся данные о зависимости роста и развития древесных и кустарниковых видов растений от свойств

грунтов, а также даются рекомендации по агротехнике их выращивания .

На Украине производственное облесение  отвалов начато с 1961 г. За последние десять лет облесено свыше 800 га. Основные объекты облесения - отвалы открытых разработок угля, железной руды, марганца в Черкасской, Днепропетровской, Донецкой и других областях. В связи с большим разнообразием вскрышных пород разработана классификация пород по степени пригодности к лесоразведению. Данько В. Н. выделяет 3 класса лесопригодности. Автор рекомендует проводить сплошную планировку отвалов с уклоном не более 3° при создании массивных лесонасаждений на отвалах для обеспечения широкой механизации лесокультурных работ и предупреждения водной эрозии. На породах тяжелого механического состава, а также на заросших грунтах легкого механического состава рекомендуется сплошная осенняя вспашка на глубину 25-27 см. На начальных этапах следует выращивать нетребовательные, почво-улучшающие деревья и кустарники. Лучшие показатели роста отмечены у акации белой, лоха узколистного, ольхи, облепихи татарской. Доказана возможность выращивания на отвалах около 40 видов древесных и кустарниковых растений. Для обеспечения оптимальных условий развития сеянцев и длительного

механизированного ухода  рекомендуется проводить посадку  с шириной междурядий 2,5-3,0 м и размещением в рядах на расстоянии 0,6-0,7 м

На Украине, как и в Подмосковном бассейне, при наличии сульфидсо-держащих пород в отвалах наблюдается зависимость роста и развития древесных и кустарниковых растений от процентного содержания этих пород.

На железорудных карьерах Курской  магнитной аномалии хорошие результаты дало облесение песчаных и песчано-меловых гидроотвалов и отвалов, отсыпанных транспортным и бестранспортным способами. Для борьбы с водной и ветровой эрозией проводили закрепление склонов и поверхности посадкой тополя (черенками), ивы, белой акации, лоха узколистного, облепихи, а также посев травосмесей в клетки, выложенные дерниной. Для улучшения условий роста насаждений рекомендуется в культуры вводить до 50 % акации желтой и ольхи серой. Наиболее эффективные результаты получены при весенней посадке. В 15-20-летних культурах в слое 0-10 см наблюдалось увеличение гумуса на 1,3-2,42 %.

Рис. 1. Схема рекультивации нефтезагрязненных земель

В посадках белой акации 10-летнего  возраста на отвалах Чиатурских марганцевых разработок (Грузия) образовался мертвый покров мощностью 2,0— 2,5 см, гумусовый горизонт - 3 см и переходный горизонт - 10 см. Высокая приживаемость отмечена и у других культур (тополь, каштан обыкновенный, лесная груша, клен полевой, сосна черная и т. д.). В посадках активизировалось развитие микрофлоры, особенно под акацией белой.  [13, с. 84]

Широкое развитие (преимущественно для лесохозяйственных  целей) получает рекультивация в Сибири (Кузбасс, Красноярская и Иркутская области) и на Дальнем Востоке. Основными породами, которые используются здесь для создания лесонасаждений на отвалах, являются сосна обыкновенная и береза бородавчатая. Менее распространены вяз перистоветвистый, ясень зеленый, клен ясенелистный. Посадки проводятся ручным и механизированным способами. В качестве опыта проведен посев сосны на площади 25 га. Лучшие результаты дал ранневесенний посев по снегу

В Райчихинском буроугольном бассейне, где облесено свыше 550 га отвалов, наиболее перспективной культурой оказалась сосна обыкновенная. В литературе приведены результаты исследования изменений в ходе почвообразовательного процесса на отвалах разных возрастов.

2.5. Закрепление и озеленение поверхности и откосов отвалов, процессы естественного зарастания

При рекультивации ландшафтов, поврежденных промышленной деятельностью, часто большое внимание уделяется задачам санитарно-гигиенического характера, предотвращению водной и ветровой эрозии отвалов, вызывающих загрязнение окружающей среды.

В РФ, как и в других странах, где карьеры и отвалы открытых разработок часто находятся вблизи населенных пунктов, проблема озеленения отвалов имеет не только санитарно-гигиеническое, но и эстетическое значение. Озеленение в этом случае носит обычно защитно-декоративный характер (как например, в Кривом Роге). Для улучшения условий роста и развития растений большое значение имеет внесение удобрений . Для закрепления и озеленения отработанных уступов в глубоких многоуступных карьерах используют обычно наименее прихотливые виды растений из числа местной флоры. По этому же принципу подбирается и необходимый ассортимент видов для закрепления поверхности отвалов с целью их озеленения.

Специфические особенности  имеет рекультивация земель, нарушенных при открытой добыче меди, цинка, свинца, серы и других полезных ископаемых, повышенное содержание которых в отходах является токсичным не только для растений, но и для человека и животных. В связи с этим озеленение и консервация таких территорий представляет значительные трудности. В ряде стран проводится изучение и подбор наиболее устойчивых к этим условиям растений, разрабатываются способы обезвреживания токсичных элементов Методы озеленения и консервации таких отвалов, по-видимому, в значительной мере аналогичны методам консервации хвостохранилищ, отстойников и т. п.