Биологический этап рекультивации. Рекультивация нарушенных земель: виды, порядок, этапы, направления

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РЕКУЛЬТИВАЦИЯ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ

Введение

Литература

рекультивация земля почва биологический

Введение

Рекультивация в нашей стране рассматривается как одно из важнейших направлений в охране природных и в том числе земельных ресурсов.

Много ценных угодий выбывает из-за выделения значительных территорий под объекты промышленности, инфраструктуры городов. За всю историю человеческое общество потеряла 200 млн га естественных угодий для аграрного использования. Сейчас ежегодно для несельскохозяйственных нужд отводится 5-7 милл га, для индустриальных целей изъято около 50 млн га, пригодных для сельского хозяйства. На перспективу для несельскохозяйственных пользователей нужно 19 милл га, в том числе 30% сельскохозяйственных угодий. Наибольшие массивы теряются при строительстве гидроэлектростанций, торфяных и горнорудных разработках, .

Площади таких земель в 100 раз превышают собственно площадь, занятую разработками. В дальнейшем из сельскохозяйственного оборота изыматься еще больше земель, поскольку растет добыча угля и руды открытым способом, строительство железных и автомобильных дорог, аэродромов, хранилищ, мелиоративных систем и т.п. Для обеспечения минимальных потребностей сельской местности в дорогах с твердым покрытием их надо построить около 400 тыс. км.

Рекультивация земель занимает важное место в системе мер по охране почвы и естественной среды в условиях интенсивной хозяйственной деятельности человека. Чем шире размах строительства, освоения новых районов, тем больше значение своевременной и полноценной рекультивации земель.

1. Общие положения рекультивации нарушенных земель

Рекультивация земель - комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. На действующих предприятиях, связанных с нарушением земель, рекультивационные работы должны быть неотъемлемой частью технологических процессов, .

Направления рекультивации: определенное целевое использование рекультивированных земель в народном хозяйстве, :

Сельско-хозяйственное - создание на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий (пашен, сенокосов, пастбищ и др.);

Лесохозяйственное - создание лесных насаждений различного типа;

Рыбохозяйственное - создание в понижениях техногенного рельефа рыбоводческих водоемов;

Водохозяйственное - создание в понижениях техногенного рельефа водоемов различного назначения;

Рекреационное - создание на нарушенных землях объектов отдыха;

Санитарно-гигиеническое, которое предусматривает биологическую или техническую консервацию нарушенных земель, оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду, рекультивация которых для хозяйственного использования экономически не эффективна;

Строительное - приведение нарушенных земель в состояние, пригодное для промышленного и гражданского строительства.

Технический этап рекультивации - этап рекультивации земель, включающий их подготовку для последующего целевого использования в народном хозяйстве, .

Стадии технического этапа рекультивации - Планировка. Формирование откосов. Снятие, транспортировка и нанесение почв и потенциально плодородных пород на рекультивируемые земли. Строительство дорог, гидротехнических и мелиоративных сооружений и др.

Основные типы нарушенных промышленностью земель:

1. Нарушенные земли горнодобывающей промышленности:

Промышленные отвалы, образованные при добыче железной руды;

Промышленные отвалы, образованные при добыче медной руды;

Промышленные отвалы, образованные при добыче угля;

Глубокий (до 500 м) угольный разрез.

2. Нарушенные земли предприятий перерабатывающей промышленности:

Золоотвалы (шлакоотвалы) тепловых электростанций, работающих на высокозольных углях;

Шламохранилища после обогащения железной руды и руд цветных металлов;

Отвалы отходов литейного производства.

Рекультивация проводится в 3 этапа на территориях, нарушенных открытыми горными работами:

Этап I - подготовительный. Обследование и типизация нарушенных территорий, изучение специфики условий, определение направления рекультивации.

Этап II - горнотехнический. Рациональное формирование поверхности отвалов и карьеров.

Этап III - биологическая рекультивация. Сюда входит окончательное восстановление плодородия и биологической продуктивности нарушенных земель, создание сельскохозяйственных и лесохозяйственных угодий, разведение рыбы в водоемах, дичи в созданных лесах, т. е., иными словами, создание культурфитоценозов различного назначения.

2. Технологии биологической рекультивации

Биологический этап рекультивации - этап рекультивации земель, включающий мероприятия по восстановлению их плодородия, осуществляемые после технической рекультивации. К нему относится комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление флоры и фауны.

Особую ценность имеют работы по биологической рекультивации в тех случаях, когда нарушенными оказываются бывшие сельскохозяйственные угодья.

Наметившиеся тенденции к сокращению площади пашни, приходящейся на душу населения при одновременном увеличении его численности, ставит проблему сохранения и восстановления земель для сельскохозяйственных нужд в число первоочередных.

Далеко не все виды высших растений могут нормально расти и развиваться в условиях специфической среды субстратов промышленных отвалов. Так, для установления ассортимента видов, пригодных для фитомелиорации золоотвалов, было испытано более 230 видов, а засоленных красных шламов - 160 видов, из которых признано пригодными для указанной цели соответственно 30 и 8. Столь же специфичны по экологическим условиям и отвалы, возникающие при открытой добыче полезных ископаемых.

Для облесения отвалов целесообразно использовать олиготрофные виды, т. е. виды малотребовательные к плодородию почвы (например, сосна обыкновенная, береза бородавчатая и др.). Наличие симбиотических отношений между древесными растениями (сосна, лиственница, березы) и микоризообразующими грибами или между бобовыми травянистыми видами (клевером, люцерной, донником и др.) и клубеньковыми бактериями способствует улучшению роста растений в неблагоприятных условиях среды.

Олиготрофность видов, а также их засухоустойчивость и солеустойчивость являются важными характеристиками при выборе ассортимента видов как для лесной, так и для сельскохозяйственной рекультивации.

Надо учитывать и дополнительный экологический фактор - такой, как загрязнение атмосферы промышленными выбросами. У растений отсутствуют какие-либо специальные механизмы приспособления к таким факторам среды, они эволюционно не выработаны, так как бурный рост видов загрязнения и их интенсивности наблюдается во второй половине XX в. Как правило, растения, устойчивые к действию одного загрязнителя, поражаются другими ингредиентами промышленных выбросов. Отсутствие растений, комплексно устойчивых к загрязненной атмосфере, заставляет индивидуально подходить к подбору ассортимента видов для данных условий.

Наибольший эффект биологической рекультивации может быть получен при использовании видов широкой экологической амплитуды, способных в короткий срок сформировать высокопродуктивное растительное сообщество.

Помимо разработки биологических аспектов проблемы, возникает необходимость решения вопросов, относящихся к области опытно-агрономическихисследований (норма высева - 3-4-кратная, смешанные или одновидовые посевы, способы посевов и посадок, гидропосев и т. д.).

Гидропосев имеет определенные преимущества перед обычным способом посева, особенно при укреплении отвалов и бортов карьеров от водной и ветровой эрозии, где возможности механизации работ ограничены или очень трудоемки.

Сельскохозяйственные угодья на отвалах могут создаваться двумя способами:

На грунтах (субстратах), свойства которых улучшаются путем покрытия их гумусированным слоем почв;

Непосредственно на грунтах, складированных в отвалы.

Грунты (субстраты) отвалов в своем большинстве малопригодны для роста и развития растений, т. е. грунты и субстраты отвалов не обладают основным свойством почв - эффективным плодородием.

В.В. Докучаев писал, что следует разуметь под почвой исключительно только те дневные и близкие к ним горизонты горных пород, все равно каких, которые были более или менее естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и различного вида организмов - живых и мертвых. Где этого условия нет, там нет и естественных почв, а есть или искусственная смесь, или чисто горная порода.

Одним из наиболее распространенных способов улучшения грунтов (субстратов) для сельскохозяйственного освоения является так называемое землевание, т. е. нанесение на поверхность отвалов гумусированного слоя почвы или пригодных для выращивания растений грунтов разной мощности. Так, ряд исследователей считают, что этот слой должен быть 0,5-1,0 м. По мнению других - 1,5-2,0 м. Можно представить, во сколько раз подорожает горнотехнический этап рекультивации. Да и не везде можно найти такое количество плодородной почвы для нанесения.

Эксперименты доказали, что во многих случаях бывает достаточно 35-40 см. Но и при таком слое затраты значительны. При токсичных породах (например, сульфидсодержащих) землевания бывает недостаточно. Требуется экранировать эти грунты глинистыми породами слоем 15-20 см для создания водоупора, чтобы токсичные вещества не поступали в плодородный слой. Эта мощность в условиях промывного типа водного режима достаточна, в условиях выпотного необходимо ее увеличение до 2-3 м.

Если подобрать соответствующий ассортимент культур и применить технологию внесения трех норм NPK или микробиологического препарата (технология ВНИИОСуголь МУП СССР, г. Пермь), можно добиться хороших результатов без землевания или с минимальным землеванием.

Например, ВНИИОСуголь в Кизеловском угольном бассейне в 1970-х гг. разработал и внедрил технологию ускоренной биологической рекультивации (Красавин, Хорошавин, Катаева, 1982; 1985; 1988), которая предусматривала:

1) нанесение на поверхность отвалов обезвреженных бытовых осадков с иловых площадок городских очистных сооружений - бытовой осадок содержит биогенные элементы (азот, фосфор, калий), необходимые для стартового развития микрофлоры, которая, в результате своей жизнедеятельности (метаболизма), оказывает стимулирующее влияние на рост и развитие высших растений;

2) внесение гуминового препарата, полученного на основе использования угольных отходов и культуры микроскопических организмов;

3) посев смеси многолетних трав: костреца безостого, донников - белого и желтого.

Выбор указанных растений обусловлен следующими факторами. Кострец характеризуется высокой биоэкологической устойчивостью, обладает мощной корневой системой, хорошо задерживает влагу и устойчив к вымерзанию; донник выбран как растение, способствующее накоплению азота в почвогрунтах.

В отвальный грунт вносятся микроорганизмы, которые участвуют в процессах превращения азота и фосфора, т. е. переводят азот и фосфор из труднодоступных в доступные для растений формы, а также способствуют разрушению минералов и тем самым почвообразовательному процессу. В период всходов и кущения рекультивируемые участки инокулируются комплексом микроорганизмов, которые образуют и выделяют различные органические вещества, аминокислоты и витамины, крайне необходимые растениям в период всходов и кущения.

Эта ускоренная рекультивация дала положительный результат: рН среды возрос с 2-3 до 7, вес сырой биомассы на опытных участках с инокулятом составил 195,4 ц/га. Широкое внедрение в практику данного способа позволит повысить плодородие отвальной породы, в более короткие сроки создать на шахтных отвалах устойчивые биогеоценозы без нанесения плодородного слоя почвы.

Многолетние травянистые растения должны возделываться с первых лет после окончания формирования поверхности отвалов. Это доказано работами немецких, чешских и других исследователей. Вместе с формированием значительной фитомассы, подземная часть которой обогащает грунты перегноем, многолетние травы препятствуют эрозии грунтов. Это важное свойство позволяет использовать многолетние травы и при создании растительного покрова на откосах бортов карьеров

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 или потенциально плодородного слоя, внесению основного минерального удобрения.

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

В ходе длительных исследований была доказана возможность улучшения свойств 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, торфа или 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 равномерно по всей площади, так и полосами, причем полосы с покрытием шириной 6-10 м каждая чередуются с такими же по размеру полосами без покрытия. Оба типа полос располагаются поперек господствующего направления ветров. Полосы с покрытием засеваются многолетними травами, а также практикуются посадки деревьев и кустарников. Такой способ покрытия дает экономию как посевного и 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 гектар Ежегодная подкормка посевов способствует лучшему развитию культур и скорейшему задернению отвалов.

3. Полив поверхности отвалов, в частности золоотвалов, в течение вегетационного периода обезвреженными сточными водами (после прохождения их через 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 фазами развития растений. Состав применяемых сточных вод должен соответствовать нормам санитарно-эпидемиологической службы по содержанию вредных веществ.

Предпосевная обработка подготовленных площадей в 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 предварительной обработки, но для улучшения всхожести их можно подвергнуть воздушно-тепловому обогреву. Семена бобовых по правилам следует подвергать скарификации. Но при 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 до 15 мая или летом - с 20 июля по 10 августа, т. е. в период выпадения осадков. Посев семян можно проводить как вручную, так и механизированным способом 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 посадку деревьев и кустарников, формируя из них защитные полосы или небольшие колки, что будет способствовать накоплению снега, уменьшению водной и ветровой эрозии поверхности отвалов. Для этого рекомендуются следующие деревья 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 крупноплощадных культурдендроценозов.

Посадку древесных и кустарниковых видов на отвалах как правило проводят в ямки или траншеи с внесением плодородной почвы. Культурфитоценозы, формируемые на отвалах путем посева многолетних трав уже на третий год жизни дают прочную дернину, сомкнутый травостой и пригодны 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 и северо-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 учитывать естественное восстановление лесной растительности на отвалах. В общем плане рекультивации нарушенных горными работами территорий большого района целесообразно 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 малоценных молодняков. Часто с этой целью проводят разреживание мелколиственных пород 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 зарастание целесообразно оставлять неудобные участки неразровненных территорий - крутые склоны, узкие ложбины, балки, где создают ремизные насаждения из плодовых 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 служит основой для формирования корнеобитаемого горизонта рекультивируемого участка. При проведении биологической рекультивации внимание обращается на поверхностный слой, качество которого определяет возможность создания растительного покрова, трудоемкость мелиоративных мероприятий. Состав и структура 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 при рекультивации верхний горизонт (Р-горизонт) создают по схеме, близкой к природной (нижний слой - благоприятные водно-физические свойства, верхний - гумусированый горизонт).

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

К непригодным по физическим свойствам 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 - основная часть 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-гигиенических условий;

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 грунтосмесей рекультивационного 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 роста древесных 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 и постепенная замена их насаждениями из более ценных пород. Мелиоративные породы - 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, мелиоративные качества, 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 отвалах сложные 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 крайне неблагоприятных в биологическом отношении отвалов, сложенных токсичными грунтосмесями. На них можно использовать сосну, березу, тополь, ольху, акацию, но требуется мелиорация грунта. Эффективны экранирование непригодных участков слоем суглинка либо известкование с глубоким рыхлением и промывкой. 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 участков грунтосмесей различной степени токсичности на поверхности отвалов.

На нетоксичных вскрышных грунтах можно выращивать лесные насаждения различного целевого назначения: это лесопарки, эксплутационные, защитные, мелиоративно-озеленительные, подготовительные ремизные и другие насаждения. Для всех видов обязательным является выполнение мелиоративных и почвозащитных функций.

Во всех почвенно-климатических зонах на рыхлых грунтах легкого механического состава без сорной растительности возможно выращивание лесной культуры без подготовки грунта. На грунтах тяжелого механического состава с сорняками сплошная вспышка обязательна. Проектированию и созданию лесных культур должно предшествовать агротехническое обследование и крупномасштабное картирование поверхности отвалов.

При подборе древесных и кустарниковых пород и составлении проектов лесных культур предпочтение следует отдавать смешанным насаждениям, которые, как правило, более устойчивы, чем из одной породы, полнее используют почвенные и атмосферные ресурсы среды. В состав посадок желательно вводить до 30-50 % кустарников.

Необходимо, однако, заметить, что облепиху не следует смешивать с другими древесными породами, так как она дает на отвалах высокую энергию роста и через 4-5 лет вытесняет все другие виды.

1. Сосны - 33 %, лиственницы - 17 %, кустарников - 50 %;

2. Сосны - 33 %, березы - 33 %, кустарников - 33 %;

3. Лиственницы - 30 %, березы - 25 %, кустарников - 45 %;

4. Березы - 50 %, кустарников - 50 %.

Последняя схема предназначена для неблагоприятных условий - на ветроударных и склонах южной экспозиции, на вершинах отвалов.

На участках лесной рекультивации, предназначенных для создания зон отдыха и имеющих ландшафтное назначение, желательно куртинное смешение древесно-кустарниковых пород, величина отдельных куртин может достигать 0,1-0,3 га.

Размещение саженцев на площади устанавливается в каждом конкретном случае в зависимости от биологических свойств высаживаемых пород, лесопригодности грунта, назначения создаваемых лесопосадок, особенностей рельефа участка. Предпочтительнее равномерное распределение саженцев по площади (например, 1 х 1 м или 1,0 х 1,2 м). В этом случае быстрее происходит смыкание крон и закрепление поверхности отвалов. Однако в случае проведения механизированных работ ширина междурядий увеличивается до 1,5-2 м, а в рядах расстояние между растениями соответственно сокращается до 0,5-0,7 м. Плодово-ягодные облепиховые плантации следует создавать с шириной междурядий 2-2,5 м, высаживая на 1 га 2-2,5 тыс. саженцев.

В большинстве случаев ухода за лесопосадками на отвалах (прополка и рыхление) не требуется. Травянистая растительность на свежеотсыпанных или недавно разровненных отвалах практически отсутствует. Если и появляется сорно-полевая растительность, то она обычно не образует густого травостоя и не угнетает древесную растительность. И только в исключительных случаях, при большой густоте сорных трав, необходимо производить прополку лесных культур.

Рыхление требуется на тяжелых глинистых грунтах, где возможно образование на поверхности плотной корки. На отвалах из аргиллитов, алевролитов, песчаников, образующих щебенисто-пластинчатые каменистые грунтосмеси, поверхностный слой породы обычно бывает достаточно рыхлым.

Создаваемые на отвалах лесонасаждения имеют преимущественно защитное, санитарно-гигиеническое и рекреационное значение, но возможно и лесохозяйственное их использование.

Литература

1. Колесников Б.П., Пикалова Г.М. К вопросу о классификации промыш-ленных отвалов как компонентов техногенных ландшафтов // Растения и промышленная среда. Свердловск, 1974. С. 3-28.

2. Махнев А.К., Чибрик Т.С., Трубина М.Р., Лукина Н.В. и др. Экологические основы и методы биологической рекультивации золоотвалов тепловых электростанций на Урале. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 356 с.

3. Чибрик Т.С. Основы биологической рекультивации.: Учеб. пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2002. 172 с.

4. Чибрик Т.С., Елькин Ю.А. Формирование фитоценозов на нарушенных промышленностью землях (биологическая рекультивация). Свердловск: УрГУ, 1991. 220 с.

5. Голованов А.И., Зимин Ф.М., Козлов Д.В. и др. Природообустройство. Москва «КолосС», 2008. 551 с.

6. Сметанин В.И. Рекультивация и обустройство нарушенных земель.: учеб.пособие. Москва: «КолосС», 2003. 94 с.

7. ГОСТ 17.5.1.03-86. Охрана природы. Земли. Классификация вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации земель.

8. Зайцев Г.А. Лесная рекультивация. Москва: Лесная промышленность, 1997. 129 с.

9. Трифонова Н.В., Шкура В.Н. Мелиорация, рекультивация и охрана земель.: Терминологический словарь. Новочеркасск: НГМА, 2007. 237 с.

10. Черемисинов А.Ю. и др. Рекультивация нарушенных земель. Москва, 2000.

11. Поляков М.И. Рекультивация и охрана природы. Минск: Ураджай, 1987. 176 с.

12. Рекультивация земель и землевание малопродуктивных угодий. Москва: ГИЗР, 1981. 120 с.

13. Науменко В.П. Загрязнение почв и их охрана.: учеб. пособие. Новочеркасск: НГМА, 1996. 125 с.

14. Горлов Д.В. Рекультивация земель на карьерах. Москва: Недра, 1981. 260 с.

15. Голованов А.И., Зимин Ф.М., Сметанин В.И. Рекультивация нарушенных земель. Москва: «КолосС», 2009.

16. ГОСТ 17.5.1.01-83. Охрана природы. Рекультивация земель. Термины и определения.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Определение понятия рекультивации в контексте зеленой химии. Изучение существующих методов рекультивации природных сред для восстановления продуктивности и народнохозяйственной ценности загрязненных земель, а также для улучшения условий окружающей среды.

реферат , добавлен 25.12.2017

Основные понятия и этапы рекультивации земель. Рекультивация полигонов твердых бытовых отходов. Схема процесса очистки почвы от нефтепродуктов с внесением нефтеокисляющих микроорганизмов. Рекультивация земель, загрязненных тяжелыми металлами, отвалов.

контрольная работа , добавлен 31.10.2016

Методика и технология восстановления нефтезагрязнённых земель. Виды и способы получения биопрепаратов, их показатели. Эффективность технологии рекультивации загрязненных земель нефтью на основе аборигенных штаммов, разработанная ЗАО НПС "Элита-комплекс".

дипломная работа , добавлен 18.07.2010

Технологии рекультивации загрязненных земель в нефтяном комплексе Октябрьского района, их благоприятное влияние на окружающую природную среду. Общие сведения об Октябрьском районе и организации "ТНК - Нягань". Биотехнология ликвидации шламовых амбаров.

курсовая работа , добавлен 03.09.2010

Комплекс мероприятий, направленных на сохранение, воспроизводство и рациональное использование природных ресурсов в пределах территорий, подвергшихся техногенному воздействию в связи с добычей полезных ископаемых. Выбор направления рекультивации земель.

презентация , добавлен 17.10.2016

Проблема локальных загрязнений почвы, связанных с разливами нефти и нефтепродуктов. Снижение количества микроорганизмов в почве как следствие загрязнения почвы нефтепродуктами. Пагубное влияние загрязнений на пищевые цепи. Способы рекультивации земель.

презентация , добавлен 16.05.2016

Токсическое действие нефти на почвенную биоту. Изменение основных свойств почвы при длительном воздействии на неё нефтепродуктов. Перспектива применения биопрепаратов для ускорения процессов биодеградации нефтезагрязнений. Этапы рекультивации земель.

курсовая работа , добавлен 09.04.2014

Характеристика Тюменского района. Климатическая характеристика и географическое положение. Характеристика почвенного покрова. Характеристика растительного и животного мира. Обзор мероприятий по рекультивации загрязненного тяжелыми металлами участка.

курсовая работа , добавлен 18.12.2014

Типы и виды деградации пригородных почв, оценка степени деградации. Способы рекультивации загрязненных почв. Характеристика г. Ижевска как источника химического загрязнения почв. Технологические приёмы рекультивации почв, загрязнённых тяжёлыми металлами.

курсовая работа , добавлен 11.06.2015

Характеристика загрязнения атмосферы и водоемов, анализ состояния здоровья, заболеваемости и смертности населения Кемеровской области. Проблема рекультивации техногенных земель, утилизации и обезвреживания отходов, растительного и животного мира Кузбаса.

Рекультивация

Рекультивация (лат. re - приставка, обозначающая возобновление или повторность действия; cultivo - обрабатываю, возделываю) - комплекс работ по экологическому и экономическому восстановлению земель и водоёмов, плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось. Целью проведения рекультивации является улучшение условий окружающей среды, восстановление продуктивности нарушенных земель и водоёмов.

Причины возникновения нарушенных земель и водоёмов

Виды деятельности человека, в результате которых может возникать потребность в проведении рекультивации земель и водоёмов:

хозяйственная деятельность

добыча полезных ископаемых, особенно открытая разработка месторождений;

вырубка лесов;

возникновение свалок;

строительство городов;

создание гидросооружений и аналогичных объектов;

проведение военных испытаний, в том числе испытаний ядерного оружия.

Два основных этапа рекультивации]

Работы по рекультивации обычно имеют два основных этапа - технический и биологический. На техническом этапе проводится корректировка ландшафта (засыпка рвов, траншей, ям, впадин, провалов грунта, разравнивание и террасирование промышленных терриконов), создаются гидротехнические и мелиоративные сооружения, осуществляется захоронение токсичных отходов, производится нанесение плодородного слоя почвы. В результате осуществляются образование территории. На биологическом этапе проводятся агротехнические работы, целью которых является улучшение свойств почвы.

Направления рекультивации земель]

В зависимости от тех целей, которые ставятся при рекультивации земель, различают следующие направления рекультивации земель:

природоохранное направление;

рекреационное направление;

сельскохозяйственное направление;

растениеводческое направление;

сенокосно-пастбищное направление;

лесохозяйственное направление;

водохозяйственное направление.

Растения, используемые при рекультивации

Среди растений, используемых для повышения качества земель, в первую очередь можно назвать травянистых представителей семейства Бобовые, которые способны фиксировать атмосферный азот. К примеру, в Австралии для рекультивации территорий угольных шахт используется Клитория тройчатая (Clitoria ternatea). Ещё одно растение, активно применяемое при рекультивации земель, - Тополь чёрный (Populus nigra)

Рекультивация земель – комплекс мероприятий, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды.

Нарушение земель – это процесс, происходящий при добыче полезных ископаемых, выполнении геологоразведочных, изыскательских, строительных и других работ и приводящий к нарушению почвенного покрова, гидрологического режима местности, образованию техногенного рельефа и другим качественным изменениям состояния земель.

Рекультивированные земли - это нарушенные земли, на которых восстановлена продуктивность, народнохозяйственная ценность и улучшены условия окружающей среды.

В рекультивации земель различают два этапа:

технический - подготовка земель для последующего целевого использования

биологический – восстановление плодородия, осуществляемое после технического этапа и включающее комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление исторически сложившейся совокупности флоры, фауны и микроорганизмов.

Проведение работ по рекультивации включает следующие стадии:

Проектно-изыскательские работы (почвенные и другие полевые обследования, лабораторные анализы, картографирование)

Определение характеристики очищаемого объекта: инженерно-геологические показатели, качественные и количественные показатели загрязнений, микробиологические и агрохимические показатели очищаемого грунта

Локализация загрязнений

Обваловка, применение сорбентов

Очистка территории от загрязнений

Механическая, сорбционная и микробиологическая очистка

Химический и микробиологический контроль процесса очистки

Приобретение плодородного слоя почвы (при необходимости)

Нанесение на рекультивируемые земли потенциально плодородных пород и плодородного слоя почвы

Ликвидация промышленных площадок, транспортных коммуникаций, электрических сетей, зданий и сооружений, других объектов (при необходимости)

Очистка рекультивируемой территории от производственных отходов

Устройство дренажной и водоотводящей сети для последующего использования рекультивированных земель (при необходимости)

Приобретение и посадка саженцев

Подготовка дна, обустройство карьерных и других выемок при создании в них водоемов (при необходимости)

Восстановление плодородия

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ

Рекультивация земель - совокупность работ, направленных на восстановление народно-хозяйственной ценности нарушенных земель, а также улучшение состояния окружающей среды.

В настоящее время для устранения нарушенных территорий различных видов, ликвидации вредного воздействия экзогенных и техногенных процессов применяются разнообразные инженерно-строительные и другие специальные мероприятия, главными их которых являются:

 рекультивация (механическая и биологическая);

 мероприятия инженерной защиты территории;

 санация;

 техническая мелиорация.

При инженерной подготовке территории для целей жилищного строительства данные мероприятия используются в комплексе.

Методы рекультивации (в широком смысле слова) являются методами целенаправленного воздействия на компоненты природной Среды (в данном случае, на земельные ресурсы) с целью их изменения и обеспечения требуемых параметров для заданного целевого использования.

Рекультивация нарушенных земель осуществляется для восстановления их для сельскохозяйственных, лесохозяйственных, водохозяйственных, строительных, рекреационных, природоохранных и санитарно-оздоровительных целей.

Эколого-рекультивационные возможности и функции различных методов восстановления нарушенных территорий формируются в двух направлениях:

а) связанное с улучшением качества земельных ресурсов как части Среды обитания и жизнедеятельности человека в виде промышленных и гражданских сооружений;

б) применение методов, направленных на ликвидацию опасного химического или бактериологического загрязнения, способных вызвать неблагоприятные медико-биологические последствия.

В настоящее время в арсенале технического восстановления нарушенных территорий имеется много разработок и методов рекультивации, обеспечивающих требуемое для жилищного строительства качество земельных площадок.

Рекультивация для целей жилищного строительства, требующая обеспечения комфортных условий проживания населения, эффективного озеленения и восстановления плодородия почв, осуществляется последовательно в два этапа: технический и биологический.

Технический этап предусматривает планировку, формирование откосов, снятие и нанесение плодородного слоя почвы, устройство гидротехнических и мелиоративных сооружений, захоронение токсичных вскрышных пород, а также проведение других работ, создающих необходимые условия для дальнейшего использования рекультивированных земель по целевому назначению или для проведения мероприятий по восстановлению плодородия почв (биологический этап).

Условия приведения нарушенных земель в состояние, пригодное для последующего использования, а также порядок снятия, хранения и дальнейшего применения плодородного слоя почвы, устанавливаются органами, предоставляющими земельные участки в пользование и дающими разрешение на проведение работ, связанных с нарушением почвенного покрова, на основе проектов рекультивации, получивших положительное заключение государственной экологической экспертизы.

Разработка проектов рекультивации осуществляется на основе действующих экологических, санитарно-гигиенических, строительных, водохозяйственных, лесохозяйственных и других нормативов и стандартов с учетом региональных природно-климатических условий и месторасположения нарушенного участка.

Мероприятия по инженерной защите территорий включают: уполаживание и террасирование склонов, удаление неустойчивых масс, регулирование поверхностного и подземного стока, применение удерживающих конструкций, противоэрозионные мероприятия, фитомелиорацию и т. п.

В зависимости от степени загрязнения территорий проводят различные мероприятия по санации почв.

При высокой и очень высокой степени загрязнения используются физические методы (удаление и захоронение загрязненных слоев почв, остекловывание, разубоживание), а также создаются искусственные геохимические барьеры вокруг загрязненных участков почв, препятствующие миграции в сопредельные среды.

При невысокой степени загрязнения территории используются различные химические методы (известкование кислых почв, гипсование щелочных почв, внесение минеральных или органических удобрений в отдельности или совместно, использование цеолитов, гумусовых препаратов и других поглотителей для снижения подвижности тяжелых металлов в почв) и биологические приемы (выращивание растений, слабо реагирующих на избыток тяжелых металлов в почве и не накапливающих его в количествах, токсичных для животных и человека; извлечение тяжелых металлов из почв с помощью микроорганизмов; культивирование растений, способных аккумулировать тяжелые металлы в больших количествах - фитомелиорантов - с последующим их удалением с территории переработкой или захоронением).

Современные методы санации почв предполагают также использование следующих видов работ: биоремедиацию, электрическую сепарацию, почвенную промывку, витрификацию.

Техническая мелиорация включает систему мероприятий по орошению, обводнению и осушению почв, тепловую мелиорацию, гидрогеохимическую мелиорацию (уплотнение и осушение грунтов), физико-геохимическую (физико-химическая), геотехническую (армирование грунтов или геосинтетика).

Процесс рекультивации свалок включает: полное удаление экологически опасных грунтов и замену их на экологически чистые грунты; дегазацию, демеркуризацию и дезактивацию грунтов; мероприятия по подавлению процессов метанообразования в грунтовой толще (аэрирование насыпных массивов, газовый дренаж, устройство газонепроницаемых экранов); устройство газозащитных сооружений (газодренажных траншей, скважин и экранов).

Биологический этап включает комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий, направленных на улучшение агрофизических, агрохимических, биохимических и других свойств почвы. Биорекультивация - это оптимизация физико-химического и биологического факторов очищения почвы.

Биологический этап выполняется после завершения технического этапа и заключается в подготовке почвы, внесении удобрений, биопрепаратов, подборе трав и травосмесей, посеве, уходе за посевами и направлен на закрепление поверхностного слоя почвы корневой системой растений, создание сомкнутого травостоя и предотвращение развития водной и ветровой эрозии почв на нарушенных землях.

Биологический этап осуществляется после полного завершения технического этапа по восстановлению плодородного слоя почвы в соответствии с ГОСТ 17.5.3.06-85 и комплексе с механическими методами. При проведении данного этапа рекультивации должны быть учтены требования к рекультивации земель по направлениям их использования.

На сильно загрязненных нефтью и нефтепродуктами участках для ускорения процесса биодеградации нефти и нефтепродуктов могут вноситься биологические препараты, имеющие разрешение государственных служб. Использовать препараты следует согласно инструкции по их применению и по технологии, согласованной с местными органами Федерального агентства кадастра объектов недвижимости. Необходимым условием для успешной переработки нефти и нефтепродуктов нефтеокисляющими бактериями является величина активной реакции (рН) почвы, она должна быть не менее 6.5.

Внесение рабочих растворов биопрепарата на обрабатываемую поверхность осуществляется с помощью насоса и распылителя. При этом обеспечивается интенсивное рыхление очищаемого почвенного слоя .

Дня внесения рабочей суспензии на небольших площадях загрязнений используются пожарные машины, мотопомпы, опрыскиватели, дождевальные аппараты и машины, на более крупных - агрегаты с большим объемом резервуара.

При проведении биорекультивации необходимо учитывать, что органические вещества и микроэлементы, содержащиеся в составе нефти, при определенной трансформации и снижении концентрации до 300 мг нефти на 1 кг почвы могут быть стимуляторами роста растений и пищевыми компонентами для почвенного биоценоза.

Биологический этап включает две стадии - пробный посев трав и фитомелиоративный с внесением минеральных удобрений и посевом устойчивых к загрязнению многолетних трав. При посадке растений следует избегать посадки деревьев хвойных пород, деревьев, кустарников и трав, выделяющих волокнистые вещества или опушенные семена.

Цель пробного посева трав - оценить остаточную фитотоксичность почвы, интенсифицировать процессы биодеградации нефти и нефтепродуктов и улучшения агрофизических свойств почвы, уточнить сроки перехода к заключительной стадии рекультивации.

Перед пробным посевом трав бобовых культур проводится вспашка (на глубину загрязнения), рыхление и дискование. Посев и уход за посевами осуществляются по нормам и технологиям, принятым в почвенно-климатической зоны. Высеваемые травы должны обладать способностью быстро создавать сомкнутый травостой и прочную дернину, устойчивую к смыву и выпасу скота, быстро отрастать после скашивания. Семена трав, предназначенные для посева, должны соответствовать требованиям стандарта и по посевным качествам быть не ниже II класса.

Семена бобовых трав следует по возможности скарифицировать. Перед посевом семена бобовых желательно подвергнуть инокуляции обработке бактериальными удобрениями (нитрагин) .

Слежавшиеся минеральные удобрения перед внесением в почву необходимо измельчить и просеять через сито. В случае припосевного внесения удобрений смешивание их с семенами производится непосредственно перед посевом. Сульфат аммония, аммиачную селитру нельзя смешивать, рассеивать и заделывать в почву одновременно с известью. Суперфосфат и калийные удобрения целесообразно вносить вместе с известью.

Перед проведением биорекультивации нарушенных земель на кислых почвах предварительно проводят мелиоративные мероприятия, в том числе известкование почв. Дозы извести устанавливаются по справочным и нормативным документам, действующим в почвенно-климатической зоне.

В зависимости от дозы извести определяют способ ее заделки в почву. При внесении извести необходимо равномерно распределить ее по полю, лучше перемешать со всем пахотным слоем почвы. Это может быть достигнуто при заделке извести под культивацию.

При поверхностном внесении извести, дозы должны быть уменьшены до 1/2-1/5 от полной дозы. Малые дозы извести действуют на процесс нормализации кислотности почвы более эффективно в первый год после внесения .

На второй стадии биологического этапа спустя 1.5-2.5 года после загрязнения проводится посев многолетних трав. Он начинается, если пробный посев трав дал всходы не менее чем на 75% площади. Перед посевом многолетних трав проводится боронование, внесение минеральных удобрений, культивация почвы. Внесение удобрений проводится с целью интенсификации жизнедеятельности микробных сообществ в почве и увеличения биомассы растений, что, в свою очередь, способствует усилению процессов восстановления плодородия земель.

Для контроля за восстановлением земель и качеством выращенной биомассы одновременно проводится посев тех же культур по аналогичной технологии на контрольном (незагрязненном) участке на буферной площади между нефтезагрязненным участком и землями, используемыми для хозяйственных целей. Если зарастание на загрязненном участке составляет не менее 75% площади земель по сравнению с зарастанием на контрольном участке, то рекультивационные работы считаются законченными и участок следует передать землевладельцу.

Зеленую массу возделываемых трав по окончании рекультивации использовать в кормовых целях не рекомендуется. Ее оставляют на рекультивируемом участке и используют в качестве сидерального удобрения (после обработки дисковыми лощильщиками зеленую массу запахивают). Использование рекультивируемых земель в качестве сельскохозяйственные угодий возможно только после получения заключения агрохимической и санитарно-эпидемиологической служб об отсутствии опасности выноса растениями веществ, токсичных для человека и животных [ГОСТ 17.5.3.04-83].

Выбор видов трав проводится исходя из местных почвенно-климатических условий и рекомендаций зональной системы земледелия субъектов Российской Федерации .

При рекультивации нефтезагрязненных земель нужно учитывать модифицирующее действие нефти на основные свойства почвы и динамику естественной биодеградации нефти. Комплекс мероприятий по очистке почвы от нефтяного загрязнения включают два момента: 1)активизация абиотических физико-химических процессов деградации свежей нефти; 2)стимуляция почвенной углеводоокисляющей микрофлоры и фитомелиорация. Причём изменённые свойства загрязнённой почвы позволяют предположить направление необходимых воздействий, а поэтапность процесса естественной деградации нефти в почве указывает на наиболее рациональную последовательность отдельных мероприятий .

Процесс, который происходит с почвой во время добывания полезных ископаемых либо во время выполнения различных работ (геологическая разведка, строительство), и который приводит к различным нарушениям почвы (нарушается ее покров, появляется техногенный рельеф, происходят иные изменения качества земель), называется нарушением земель.

Процесс восстановления почвенного плодородия после вредного влияния хозяйственной деятельности человека (к примеру, в результате вредного воздействия на почву продуктов нефти и химического загрязнения) называется рекультивацией нарушенных земель. Есть несколько рекультивационных этапов, они могут длиться несколько лет (это будет зависеть от степени загрязнения имеющегося земельного участка).

Наша страна лидирует по добыванию нефти и экспортированию нефтепродуктов. Однако при аварийном разливе нефти, природа сильно загрязняется, страдает биологическое разнообразие планеты. Поэтому последствия таких нефтяных разливов должны быть устранены.

А также большие площади ценных земель нашей страны оказываются непригодными для аграрного применения в результате нахождения там промышленных объектов, электростанций, дорог автотранспортного и железнодорожного назначения, предприятий по добыче ископаемых и городов.

Поэтому, в России рекультивация нарушенных земель, считается важной составляющей в комплексе охранных мероприятий всех ресурсов природы.

Рекультивационные направления

Рекультивация направлена не только на восстановление плодородия и хозяйственной ценности земель, но и на улучшение всей природы. Поэтому промышленные предприятия, деятельность которых связна с загрязнением почвы, должны предусматривать в своих технологических процессах работы по рекультивированию.

Рекультивационными направлениями деятельности человека являются:

рекультивация в сельском хозяйстве, когда на землях, нарушенных, деятельностью человека создаются угодья для нужд сельского хозяйства (пашни, сенокосы, пастбища);
рекультивация в лесном хозяйстве, когда создаются различные лесные насаждения;
рекультивация в рыбоводческом хозяйстве, когда в пониженной части техногенного рельефа создаются водоемы для разведения рыбы;
рекультивация в водном хозяйстве, когда в пониженной части техногенного рельефа создаются водоемы;
рекультивация в рекреациях, когда создаются места для отдыха там, где были нарушены земли;
санитарно - гигиеническая рекультивация, когда нарушенные земли консервируют, из-за того, что они отрицательно влияют на природу, и их применять для хозяйственных нужд экономически невыгодно;
рекультивация в строительстве, когда земли, подвергшиеся нарушению, делают пригодными для строительства промышленных и жилых объектов.

Этапы рекультивирования земельных участков

При рекультивировании земельных участков, подвергшихся нарушению, выделяют три основных этапа работ:

этап подготовки, когда нарушенные земли обследуются и типизируются, определяются рекультивационные направления;
технический этап, когда рекультивируемые земли подготавливают для того, чтобы в дальнейшем применять их в хозяйственной деятельности (формируются рельефы нарушенной местности, то есть поверхности карьеров, отвалов, делаются насыпи);
биологический этап (считается наиболее важным), когда не только выполняют работы по очищению земель от нефтепродуктов, химикатов и иных загрязнений. Но, и восстанавливают плодородие и микрофлору почвы (микробиологическая обработка), высаживают растения, устойчивые к различным загрязнениям, а также создают угодья для сельского и лесного хозяйств, разводят рыбу в водоемах и лесных животных (чтобы они постоянно обитали в лесах, созданных на рекультивируемых землях).

Рассмотрим технически и биологический этапы подробнее.

Техническое рекультивирование

В технической рекультивации выделяют несколько процессов:

планирование рекультивационных действий;
формирование откосов;
добавление плодородного слоя почвы с «чистого» участка земли на рекультивируемый земельный участок и высаживание на нем растений, способствующих повышению плодородия;
строительство необходимых сооружений (гидротехнических, мелиоративных) и дорог.

Биологическая рекультивация

После проведения работ по техническому рекультивированию нарушенных земель, проводят комплекс работ по восстановлению почвенного плодородия, возобновлению флоры и фауны на нарушенных землях.

Главная ценность данного этапа рекультивирования появляется при восстановлении бывших сельскохозяйственных земель, так как численность населения планеты растет, а площади, пригодные для пашни, уменьшаются.

В целях биологического рекультивирования земель, на них высаживают растения, которые могут выживать на загрязненной почве и повышать уровень ее плодородия. Это могут быть следующие растения, относящиеся к олиготрофным (не требуют от почвы особой плодородности), солеустойчевым и засухоустойчивым видам: сосна, береза, лиственница, клевер, люцерна.

При выполнении действий по биологической рекультивации земель, следует учесть загрязненность атмосферы отходами промышленных предприятий. Насаждения, не обладают способностью приспосабливаться к данному вредному воздействию, поэтому, необходимо внимательно выбирать растения, если на нарушенных землях был обнаружен данный негативный фактор.

Биологическое рекультивирование становится наиболее эффективным, если применять виды с широкой экологической амплитудой, они обладают способностью быстро формировать устойчивые к загрязнениям растения.

Биологическая рекультивация имеет два направления: для сельского хозяйства и для лесного хозяйства.

Биологическое рекультивирование для сельского хозяйства

В данном направлении рекультивирования загрязненных земель, создают угодья для нужд сельского хозяйства (поля, луга). Здесь создается новый рельеф местности, наносится плодородный почвенный слой и торф, вносятся удобрения с минералами (осенью - с фосфором и калием, весной - с азотом). На нарушенных почвах, высаживают многолетние травы (люцерну, эспарцет, клевер), деревья (тополь, осина, береза, ива, сосна, клен) и кусты (облепиха, малина, смородина, шиповник). Растения станут полосами для защиты почвы, они помогут накопить снежный покров и уменьшить эрозию от воды и ветра. В дальнейшем ухаживают за этими растениями.

Перед тем, как высаживать растения, применяют вспашку, без отвалов, с углублением в почву и боронование. Семена сажают либо с конца апреля до середины мая, либо с конца июля до середины августа. Семена трав, относящихся к злакам, обогревают воздушным теплом, чтобы всхожесть была лучше.

Биологическое рекультивирование для лесного хозяйства

Лесное рекультивирование состоит в высаживании растений, характерных для лесов, для защиты полей, препятствию распространения эрозии почвы, озеленения, для санитарно - гигиенических и рекреационных нужд. Как итог - образуется рукотворный биогеоценоз леса.

На отвалах, образовавшихся в результате промышленной деятельности человека, высаживают растения, которые быстро растут и не требуют особых условий и ухода (акация, ольха, тополь), а затем их со временем заменяют более нужными растениями.

Когда подбирают деревья и кустарники для высаживания на нарушенных землях, то в основном выбирают смешанные растения, такие насаждения являются наиболее устойчивыми к неблагоприятным условиям окружающей среды, а также они наиболее полно пользуются почвенными и атмосферными ресурсами. При этом от 30% до 50% этих насаждений должны состоять из кустов.

Обычно за такими насаждениями нет необходимости ухаживать. Здесь почти нет травы. А если и есть, то она не особо густая и не наносит вреда деревьям и кустарникам. В редких случаях, если сорняки особенно густые, то их выпалывают.

Если почвы являются глинистыми, то их рыхлят, из-за возможности появления плотной грунтовой корки на поверхности почвы.

Как уже было сказано, лесные насаждения, на нарушенных землях высаживают для защитного, санитарно-гигиенического и рекреационного применения. Однако их применяют и в лесохозяйственных целях.

Из всего вышесказанного, можно сделать вывод: все работы по биологическому рекультивированию земель направлены на ускорение почвенного самоочищения, мобилизирования собственных биологических ресурсов живых организмов данной территории. Чтобы восстановить первоначальные функции для роста, развития и размножения почвенных компонентов и окружающих биогеоценозов, а также для создания густой растительности на загрязненных землях и дальнейшего использования восстановленных земель для хозяйственной деятельности человека (в основном для сельского хозяйства).

4.5. Биологический этап рекультивации

Основными задачами биологической рекультивации является возобновление процесса почвообразования, повышение самоочищающей способности почвы и воспроизводство биоценозов. Биологическим этапом заканчивается формирование культурного ландшафта на нарушенных землях.

Организационно биологическая рекультивация проводится в две стадии. На первой выращиваются пионерные (предварительные, авангардные) культуры, умеющие адаптироваться в существующих условиях и обладающие высокой восстановительной способностью. На второй – переходят к целевому использованию. Земли, загрязненные тяжелыми металлами, органическими веществами или продуктами промышленной переработки, на первой стадии подвергают очистке с помощью сорбентов, растений или микроорганизмов (биодеструктуров), а затем включают в хозяйственное использование под жестким контролем со стороны санитарно - эпидемиологических служб.

Для разработки эффективных способов биологической рекультивации большое значение имеет изучение процессов эволюции растительного покрова в различных природных зонах и техногенных условиях.

Формирование растительного покрова на отвалах вскрышных пород идет очень медленно из-за сложного изменяющегося во времени рельефа поверхности отвала, бедности горных пород питательными веществами, неустойчивости водного и теплового режимов. Продолжительность естественного формирования растительного покрова в лесной и лесостепной зоне характеризуется тремя периодами:

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.

На 25-летних суглинистых отвалах Подмосковного угольного бассейна под лесным покровом скорость почвообразования составляет 2,4…3,6 мм/год, под травами – 4 мм/год. Там же на молодых 9-летних отвалах под травами - 6,7 мм/год. На песчаных отвалах, поросших травой, скорость почвообразования близка к скорости в лесу – 3,5мм/год.

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 (рис. 2). 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.

Рис. 2.Накопление гумуса, % в почвах при зарастании отвалов Курской магнитной аномалии, подстилающие породы: 1 – суглинок; 2 – мело - мергель.

Приуроченность растений к вскрышным породам Курской магнитной аномалии (зона лесостепей) представлена в таблице 4.

На 24–летнем отвале Тишинского месторождения полиметаллических руд, отсыпанного серицито-хлорито-кварцевыми породами, алевролитами, порфиритами, встречаются донник белый и желтый, синяк обыкновенный, иван-чай, мышиный горошек, горец птичий, полынь обыкновенная и горькая, ежа сборная, кострец безостый, овсяница, вейник наземный, мать-и-мачеха и др., из древесно-кустарниковых пород - береза бородавчатая, осина, тополь, клен, шиповник, бузина и др.

Для создания растительного покрова на землях, загрязненных тяжелыми металлами, необходимо учитывать рекомендации таблицы 5, а при наличии в почве мышьяка целесообразно культивировать шиповник.

Таблица 4. Видовой состав растений, приуроченный к отвалам вскрышных пород

Таблица 5. Видовой состав растений, приуроченный к землям, содержащим в избытке соли тяжелых металлов

С помощью растений можно определить преимущественное содержание отдельных металлов в почве. Это свойство растений для целей горного дела начали специально изучать еще в XYI веке. В 1763г. М.В. Ломоносов отмечал: «На горах, в которых руда и другие минералы родятся, растущие деревья бывают обыкновенно нездоровы, то есть листья их бледны, а сами низки, кривлеваты и до совершенной старости своей подсыхают, а трава, под жилами растущая, бывает обыкновенно мельче и бледнее».

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.

Применение такой технологии на отвалах Курской магнитной аномалии позволило создать в слое 0…20 см запас гумуса 1.5 % и получить урожай ржи и ячменя около 20 ц/га. Если нарушенные земли предназначены для сельскохозяйственного использования, то общий состав работ биологической рекультивации должен быть следующим:

Планировка поверхности земли и нанесение на нее почвенного слоя, особенно на субстраты, содержащие малопригодные породы (заключительные работы технической рекультивации);

Выращивание пионерных культур (однолетних или многолетних) для активизации процессов почвообразования;

Введение специальных севооборотов для восстановления и формирования почвенного слоя;

Применение приемов почвозащитного земледелия для повышения плодородия почвы и ее устойчивости против эрозии и дефляции;

Мониторинг почв природоохранными и санитарно- эпидемиологическими службами.

Для организации сельскохозяйственных угодий на отвалах, содержащих мергелистые глины, по рекомендациям Днепропетровского СХИ, целесообразно выращивать в качестве пионерной культуры укоснокормовой горох, а затем переходить к посеву яровых, например: ячменя.

В Германии на отвалах буроугольных отвалах применяются севообороты, содержащие около 70% бобовых культур.

По исследованиям кафедры мелиорации и рекультивации земель МГУП выращивание викоовсяной смеси на пойменных луговых почвах, загрязненных нефтепродуктами, ускоряет процесс разложения углеводородов. Как показывает опыт, наилучшими пионерными культурами при проведении сельскохозяйственной рекультивации являются бобовые и бобово-злаковые травосмеси, обладающие высокой фиторекультивационной способностью по сравнению с другими растениями.

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.