Республика Хакасия – один из старейших горнорудных районов на юге Средней Сибири. Проведение работ по рекультивации нарушенных земель в степных засушливых районах Хакасии имеет свои особенности. Климат района резко континентальный, с сухим жарким летом и холодной малоснежной зимой. Среднегодовое количество осадков 245-295 мм, из них в летний период 221-258 мм. Почвенный покров, в большей степени, представлен обыкновенными и южными слабогумусированными средне- и легкосуглинистыми черноземами, имеющими низкое почвенное плодородие.
В этих условиях традиционные технологии рекультивации малоэффективны. В частности это относится к технологии, предусматривающей предварительное снятие, складирование и хранение плодородного слоя почвы (ПСП) в буртах, до времени проведения рекультивации в сельскохозяйственном направлении на отработанных территориях. Региональные агроклиматические и геологические условия Хакасии при использовании таких высокозатратных технологий не дают возможности создать условия для устойчивого развития растительного покрова. В районах разработки угольных месторождений Хакасии запасов ПСП чрезвычайно мало и при нанесении его на поверхность отвалов происходит иссушение рекультивированной поверхности, что приводит к деградации и дефляции нанесенного корнеобитаемого горизонта. Для разработки экологически обоснованных и экономически эффективных технологий рекультивации отвалов, сотрудниками НИИ аграрных проблем Хакасии проведены научные и экспериментальные исследования на угольных разрезах ООО «СУЭК-Хакасия», результаты которых защищены патентами РФ [3, 4, 5]. В отличие от традиционных методов, техническую рекультивацию ведут в процессе отсыпки отвалов частично выположенной или гребневой формой. Сущность данной технологии заключается в накоплении запаса влаги в понижениях искусственно созданных форм микрорельефа на поверхности отвалов. На этапе биологической рекультивации осуществляется подбор особо устойчивого ассортимента семян многолетних трав и саженцев древесных и кустарниковых пород, адаптированных для региона, с целью создания очагов разрастания в этих понижениях с использованием биопрепаратов.
Научные исследования, проводимые в 2014-2016 гг. на отвалах разреза «Черногорский» ООО «СУЭК-Хакасия», наглядно показывают, что предложенные технологии являются наиболее оптимальными.
Объектами исследований были выбраны:
- участок № 1 – отвал с насыпным слоем ППС (потенциально-плодородный слой почвы толщиной 40 см) и ПСП (20 см), выположенным по ГОСТ 17.4.3.02-85 рельефом, на котором в 2008 г. проведена биологическая рекультивация сплошным посевом и посадкой растений;
- участок № 2 – отвал валовой отсыпки гребнями в разной степени расчлененными, сложенными смесью ПСП, ППС и вмещающих, преимущественно, углистых аргиллитов, где также в 2008 г. выполнена биологическая рекультивация очаговым способом.
Изучалось почвенно-экологическое состояние данных техногенных ландшафтов, главной характеристикой которого является биологическая продуктивность, т.е. способность обеспечивать фитопродукционный процесс [1]. Биологическая продуктивность отражает биологический потенциал экосистем и характеризуется запасом фитомассы. Чем больше зеленой фитомассы, тем больше органического вещества продуцируется фитоценозом в единицу времени [6].
Надземная масса растений учитывалась методом укосов на площадках 1 м2 в 10 кратной повторности. Сравнительные данные по этому показателю представлены на рис. 1. По всем анализируемым годам средний показатель запаса зелёной массы (воздушно-сухой) по значению на участке № 2 больше, чем на первом. Более низкая биологическая продуктивность травянистой растительной группировки на участке № 1, скорее всего, обусловлена дефицитом влаги в корнеобитаемом слое из-за его уплотнения.
По визуальным наблюдениям в 2016 г. на обеих площадях сформировался довольно густой травяной покров. Вострецово-вейниково-солянковая с вязом мелколистным сложная растительная группировка, представленная на участке № 1, имеет проективное покрытие 98 %. Господствуют колосняк ветвистый (Leymus ramosus (C.Richt.) Tzvelev) и вейник наземный (Calamagrostis epigejos). Список видов – 17 наименований, в том числе степных — 5 (29,4 %). Это при том, что при проведении биологической рекультивации были высеяны семена 24 видов травянистых растений.
Рисунок 1. Изменение запаса надземной массы травостоя на исследуемых участках в 2014-2016 гг.
На гребневом рельефе преимущество имеют полынь однолетняя (Artemisia annua L.) и полынь Сиверса (Artemisia sieversiana Willd.). Видовой состав на участке № 2 представлен 15 видами, из них только 4 адвентивных видов, остальные появились естественным путем. Распределяется травянистая растительность по профилю гребней следующим образом: впадина – 100 %, северный склон – 100 %, южный склон – 53 %, вершина – 12 %. Из древесных видов доминирует вяз мелколистный, сомкнутость кустарникого яруса составляет 30-35%.
Особенно важно обратить внимание на способность почвы техногенного ландшафта накапливать биогенное органическое вещество [2]. На выположенном и гребневом рельефе образовался активный потенциально-плодородный слой 0-20 см, характеризующийся высоким содержанием органического углерода (16,9% и 11,8 % соответственно). Мелкозем минеральных субстратов обладает вполне благоприятными физико-химическими свойствами, его процентное содержание (частиц < 0,01 мм) составляет 35,4 — 43,1% на первом участке и 33,84 — 55,34% на втором. Более интенсивное накопление мелкозема происходит во впадинах технологических гребней.
Таким образом, создание условий для быстрого восстановления почвенно-экологических функций на рекультивированных землях определяется не столько мощностью насыпного слоя и содержанием в нем органического углерода, сколько степенью его уплотнения, содержанием физической глины и формой поверхности отвалов.
Проведенные исследования и практические работы по рекультивации земель на угольных отвалах показали возможность использования и эффективность применения предложенных технологий рекультивации. Основными преимуществами данных технологий являются – начало проведения рекультивационных работ в процессе отработки угольных месторождений, значительное сокращение затрат на рекультивационные мероприятия и рациональное использование ресурсов рекультивации.
Список литературы:
- Гаджиев И.М., Курачев В.М., Андроханов В.А. Стратегия и перспективы решения проблем рекультивации нарушенных земель. — Новосибирск: ЦЭРИС, 2001. – 37 с.
- Курачев В.М., Батурина В.Б. Темпы разложения растительных остатков в почвах техногенных ландшафтов. Новосибирск: Сибирский экологический журнал, №5, 2005. –С.789-793.
- Патент RU № 2343286, 10.11.2009.
- Патент RU № 2388912, 10.05.2010.
- Патент RU № 2498069, 10.11.2013.
- Семенов В.М. Роль растительной биомассы в формировании активного пула органического вещества почвы / В.М. Семенов, Л.А. Иванникова, Т.В. Кузнецова, Н.А. Семенова // Почвоведение. — 2004.-№11. — С. 1350-1359.[schema type=»book» name=»ОСОБЕННОСТИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ТЕХНОГЕННО РАЗРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ПРИ ОТКРЫТОЙ ДОБЫЧЕ УГЛЯ В ЗАСУШЛИВЫХ УСЛОВИЯХ ЮГА СРЕДНЕЙ СИБИРИ» description=»Предложены усовершенствованные технологии рекультивации земель, которые в кратчайшие сроки позволяют создать условия для восстановления почвенно-экологического состояния нарушенных земель с минимальными затратами на рекультивационные мероприятия.» author=»Лавриненко Алексей Тимофеевич, Остапова Наталья Анатольевна, Евсеева Ирина Николаевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-14″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.01.2017_1(34)» ebook=»yes» ]