Рекультивация нарушенных земель

Рекультивация земель, нарушенных горными разработками, состоит из комплексных горно-технических, инженерных, мелиоративных и биологических мероприятий, имеющих целью создание и ускоренное формирование на площадях оптимальных культурных ландшафтов с продуктивным почвенно-растительным покровом (Проблемы., 1974).

По пригодности к рекультивации обычно выделяют три большие группы грунтов (по Етеревской, 1989):

• • субстраты пригодные и потенциально плодородные (по наличию элементов питания) — лёссовые породы, незасолснныс породы суглинистого гранулометрического состава;
• • субстраты малопригодные — песчаные и глинистые породы, породы, содержащие легкорастворимые соли, гипс, карбонаты кальция;
• • субстраты непригодные по химическим свойствам, с вредными агрессивными свойствами — хемогенные породы (группы сульфидсодержащих и сильнозасоленных пород) и непригодные по физическим свойствам — скальные породы и конгломераты.

В России в настоящее время предложено несколько технологий рекультивации, направленных не только на восстановление сельскохозяйственных угодий и элементов природы, но и на поддержание почвенных экологических функций. Применяются в основном два способа рекультивации. Первый способ — проведение многолетних фитомелиораций со внесением органических добавок и минеральных удобрений. Второй способ — нанесение на потенциально плодородные грунты плодородного слоя почвы с последующими фигомелиорациями, внесением органических и минеральных удобрений.

Первый способ рекультивации состоит из двух этапов. На первом, горно-техническом этапе рекультивации выполаживаются отвалы с помощью мощных карьерных бульдозеров. При этом общий уклон не должен превышать 3 градусов. На втором, биологическом этапе рекультивации, после выдержки и усадки техногенного субстрата проводят следующий комплекс мероприятий:

• • нанесение слоя торфо-компостной смеси;
• • внесение навоза и запахивание сидератов злаково-бобовых и многолетних трав;
• • внесение минеральных удобрений;
• • выращивание злаково-бобовых многолетних травосмесей.

В лесостепной и степной зонах наилучшие результаты по накоплению гумуса и питательных элементов отмечаются в опытах по внесению навоза с сидератами и минеральными удобрениями с последующим подсевом злаково-бобовых травосмесей в течение нескольких лет (Андроханов и др., 2000).

Второй способ рекультивации состоит также из двух этапов. Современные технологии добычи угля предусматривают предварительное снятие и хранение плодородного слоя «почвы-донора», который используется для рекультивации нарушенных территорий (Андроханов и др., 2000).

На первом, горно-техническом этапе рекультивации снимаются гумусово-аккумулятивные горизонты целинных, залежных и пахотных почв и хранятся в течение 3−5 лет, а иногда и 10−25 лет в буртах или гумусовых складах. В процессе снятия, хранения и отсыпки состав и свойства гумусового слоя почвы-донора подвергаются существенным изменениям: наблюдается ухудшение структурного состояния плодородного слоя, формирование специфической техногенной структуры, снижение пористости и увеличение плотности почвенных агрегатов. В процессе хранения наблюдается также минерализация органического вещества, в результате чего теряются элементы питания, и содержание гумуса падает на 1−2%. Уровень биологической активности снижается, поскольку доля активной мобильной части гумуса также резко уменьшается (до 0,2−0,5%), В дальнейшем на спланированные участки отсыпают плодородный слой мощностью от 20 до 50 см.

При гидромеханическом перемещении вскрышных и вмещающих пород и формировании зон седиментации с дифференциацией грунтов по гранулометрическому составу формируется ровная поверхность, пригодная для проведения второго этапа рекультивационных работ.

На втором, биологическом этапе рекультивации проводятся фитомелиорации. Продолжительность мелиоративного периода зависит от климатических и эдафических условий рекультивируемого участка. Главными культурами-освоителями являются бобовые и злаковые травы. Вместе с тем, в почвы запахиваются злаково-бобовые многолетние травы, вносится навоз. Уже к четвертому году возделывания злаково-бобовых культур повышается активность биологических процессов в грунтах и связанные с ними явления минерализации и гумификации органического вещества.

Биологическая рекультивация почв посредством возделывания многолетних трав широко используется не только в России, но и за рубежом. Так, в Болгарии, Румынии, Венгрии, Польше основное внимание уделяется созданию сельскохозяйственных угодий путем внесения больших доз органических веществ с подсевом почвоулучшающих трав. В Венгрии распространены методы ускоренной комбинированной технической и биологической рекультивации. При воссоздании почвы применяется биоактивный органический препарат, который в комплексе с минеральными удобрениями, микрои макроэлементами заменяет гумус. В Германии при возделывании многолетних бобовых культур используют внесение извести как химического мелиоранта. В Англии широко применяется создание на рекультивированных землях сенокосно-пастбищных угодий в сочетании с посадкой деревьев (Андроханов и др., 2000).

Способ конструирования техноземов во многом зависит от токсичности используемых или слагающих толщу пород. Если породы фитотоксичны, го на них нельзя непосредственно наносить почвенный материал. Так, при покрытии плодородным слоем сульфидсодержащих пород в почвах увеличивается содержание подвижных форм железа и особенно алюминия, обменного водорода и понижается содержание обменных катионов. Поступающие с капиллярной влагой растворы серной кислоты вызывают разрушение минеральной части почвы, понижение величины pH. Захоронение сульфидсодержащих пород даже на глубину 1 м не спасает растения от угнетения и гибели. Для противодействия токсичности в этих породах проводят химическую мелиорацию большими дозами извести и только после этого их покрывают нетоксичными почвообразующими породами (лёсс, лёссовидные суглинки и т. д. с переслаиванием песками). После этого вся толща мощностью до 2 м уже покрывается плодородным слоем.

Восстановление экологических функций земель, нарушенных горными разработками, предусматривает проведение рекультивационных работ. Рекультивация проводится в два этапа — горнотехнический и биологический. На пригодных к рекультивации грунтах обычно применяются следующие технологии:

• • проведение многолетних фитомелиораций с внесением органических добавок и минеральных удобрений;
• • нанесение на потенциально плодородные грунты плодородного слоя почвы с последующим проведением фитомелиораций и внесением минеральных и органических удобрений.

Таким образом, почвы техногенных ландшафтов в районах горных разработок по особенностям факторов и специфике почвообразования образуют три группы.

Первая группа почв представлена эмбриоземами — молодыми аккумулятивными слаборазвитыми почвами на рыхлых техногенных и природных грунтах. Развитие эмбриоземов зависит от биоклиматических и литолого-геоморфологических условий. Скорость формирования гумусово-аккумулятивных горизонтов эмбриоземов выше в лесостепной и степной зонах, нежели в таежной.

Вторая группа представлена техноземами — искусственными почвоподобными техногенными образованиями, состоящими из насыпных слоев, в том числе из насыпного гумусированного слоя. Скорость накопления органического вещества, как результат рекультивации, выше в техноземах с насыпным гумусовым горизонтом почвыдонора, чем в техноземах с внесением органических добавок.

Третья группа представлена химически-преобразованными почвами в районах добычи сернистых углей: хемо-почвами и хемоземами. Трансформация почв под влиянием серной кислоты и других агрессивных соединений имеет ряд специфических особенностей и отличается в различных почвенных зонах.