Проблемы рекультивации нарушенных территорий




Дата канвертавання22.04.2016
Памер348.55 Kb.
Опубликовано в журнале «Вестник Северо-Восточного НЦ ДВО РАН. 2009. № 3. С. 54-63»
УДК 502.654

ПРОБЛЕМЫ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ

(НА ПРИМЕРЕ УРУША-ОЛЬДОЙСКОГО ЗОЛОТОНОСНОГО УЗЛА

В АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ)

И.Г. Борисова, В.М. Старченко

Амурский филиал Ботанического сада-института ДВО РАН, г.Благовещенск

E-mail: garden@ascnet.ru


Территория Уруша-Ольдойского золотоносного узла находится в горно-таёжных ландшафтах и обладает специфическими природно-климатическим условиями. На этой территории проведены исследования по естественному восстановлению почвенно-растительного покрова. С учетом полученных данных даны рекомендации по рекультивации нарушенных территорий, предложена принципиальная схема рекультивации отвалов вскрышных горных пород.
Ключевые слова: Амурская область, Березитовый рудник, рекультивация, самозарастание, отвалы золотодобычи, физико-химические свойства грунтов, биоэкологические свойства растений.
Наиболее значительные изменения структуры природных ландшафтов и установившихся биогеоценотических связей происходят вследствие открытой добычи и переработки полезных ископаемых. Современный уровень развития науки и техники позволяет в короткий промежуток времени принимать экстренные меры к созданию экологически сбалансированных оптимальных посттехногенных ландшафтов с учетом сохранения устойчивых биоценозов и многосторонних требований общества. Главная роль в этом принадлежит рекультивации, являющейся неотъемлемой частью более общей проблемы охраны окружающей среды.

Выбор типа освоения техногенных ландшафтов определяется в первую очередь основным направлением экономического развития региона, физико-географическими условиями месторождения полезных ископаемых, свойствами вскрышных пород, рельефом, размером и видом отвалов. Проблема рекультивации и возвращения в народнохозяйственное использование нарушенных земель на горнопромышленных территориях становится первоочередной экологической задачей. Экологическая и хозяйственная эффективность традиционных технологий рекультивации, как правило, невелика. Решается она проведением комплекса различных мероприятий: горная рекультивация (складирование грунтов, планировка поверхности), биологическая рекультивация с использованием насыпного плодородного слоя почвы или без использования насыпного плодородного слоя почвы, с осуществлением посадочных работ или без них. Несмотря на наличие значительного числа публикаций по рекультивации нарушенных земель процессы формирования почвенно-растительного покрова остаются малоизученными, особенно с учетом того, что все эти процессы имеют четко выраженную региональную и индивидуальную специфику.

В настоящей работе рассмотрены результаты обследования нарушенных территорий Березитового месторождения и близлежащих территорий, расположенных на западе Амурской области в малонаселенном Тындинском районе (рис. 1). Добыча россыпного золота осуществляется здесь с 1931 года, добыча рудного золота – с 2007 года. По агроклиматическим характеристикам эта территория характеризуется непригодными климатическими показателями для возделывания сельскохозяйственных культур (Агроклиматические ресурсы …, 1977). Она обладает ярко выраженным низко- и среднегорным рельефом. Абсолютные отметки рельефа от 400 до 1100 м и относительные превышения - 150-600 м. Крутизна склонов достигает 30°. На вершинах и крутых склонах значительные площади заняты курумами. Водоразделы выположены, участками заболочены. Основным зональным типом растительности является южная тайга (Сочава, 1969, Грибова, 1969).

Исследования проводились в 2006-2007 гг. на Березитовом месторождении и в 1999-2000 гг. на сопредельных к руднику территориях Уруша-Ольдойского золотоносного узла. Объектами изучения были выбраны природные ландшафты, техногенные ландшафты в долинах рек, нарушенных россыпной золотодобычей, и техногенные образования на промплощадке Березитового рудника.



Рис. 1. Обзорная карта исследованных территорий.

В полевых исследованиях изучалось морфологическое строение почв, проводился отбор почвенных образцов по генетическим горизонтам на физико-химические анализы, описывалась растительность. На техногенных формах рельефа проводился отбор образцов грунта для определения физических и химических свойств, и составлялись описания вновь формирующихся растительных группировок. Описания растительности выполнялись в соответствии с методическими указаниями (Полевая геоботаника, 1964). Названия растений приведены по сводке С.К. Черепанова (1995).

Для района исследований наиболее типично сочетание различных травяно-кустарничковых лиственничных и производных белоберезовых (белоберезово-лиственничных) лесов на дренированных местообитаниях. Характерной чертой современных лесов данного района в результате их антропогенной нарушенности является широкое участие Betula platyphylla. На высоких террасах, в нижних частях склонов северной экспозиции, в днищах долин встречаются болотные или ерниковые лиственничники низкого класса бонитета с подлеском из Betula divaricata Ledeb., Betula fruticosa Pall., Duschekia fruticosa, видов Salix. По долинам и поймам рек, террасам, горным склонам различной экспозиции изредка отмечены леса с участием Picea различного класса бонитета и сомкнутости. Эти леса часто отличаются сравнительно богатым видовым составом. В зависимости от условий основными лесообразующими породами пойменных лесов могут выступать Picea ajanensis, Populus suaveolens, Salix sp., реже – Larix gmelinii и другие деревья. При повышении высоты над уровнем моря основными лесообразующими породами становятся Chosenia arbutifolia, Salix cardiophylla (ложнотополь) и Larix gmelinii.

Отвалы 70-80-тилетней давности, сложенные с помощью мускульной силы из крупнообломочного материала со щебенкой, мелкоземом и большой долей органики, в настоящее время поросли лиственнично-тополево-белоберезовым лесом. Деревья имеют высоту 20-25 м, диаметр до 40 см, сомкнутость крон 0,2-0,3. Травянистый и мохово-лишайниковый покровы распространены мозаично и занимают 2-3% от общей площади. Под кронами крупных деревьев, в приствольной части формируется перегнойно-аккумулятивный горизонт мощностью до 2,5 см с содержанием гумуса 1,4 %. На остальной площади формирование почвенных горизонтов не происходит. Отвалы того же возраста, сложенные крупнообломочным материалом без заполнителя из мелкозема, представляют собой каменистые развалы. Растительность их не осваивает за исключением отдельных немногочисленных лишайников.

Техногенные комплексы последних двух десятков лет имеют другие характеристики грунтов и форм рельефа (табл. 1). Это, в основном, гале-эфельные отвалы, сложенные перемытыми «песками», и покатые склоны вдоль бортов долин, сложенные перемещенными «торфами». Наиболее интенсивное возобновление растительности происходит на перемещенных «торфах», в составе которых до 30% глины от мелкозема и до 3% гумуса. За 10-тилетний срок в районе ручья Медвежий древостой образовал сомкнутость крон 0,6.

Таблица 1

Характеристика самозарастания техногенных форм рельефа



Место образования (вид деятельности)

Техногенные формы рельефа

Характеристика

грунта


Время форми-рования годы

Характер и интенсивность самозарастания

1

2

3

4

5

1. ручей Березитовый (россыпная золотобыча)

1. холмисто-западин-ная поверхность, созданная с помощью мускульной силы

2. гале-эфельные отвалы

3. покатый, выпуклый склон в правом борту долины


1. перемещенная порода вскрыши из крупно- и мелкообломочного материала с заполнителем из мелкозема и почвенной органики

2. перемытые «пески»


3. перемещенные «торфа»

1. 1931-1936

2. 1997
3. 1997




1. лиственнично-тополево-белоберезовый лес
2. раститель-ности нет

3. пионерная раститель-ность очень рассеянно



2. ручей Орогжан (россыпная золотодобыча)

1. гале-эфельные отвалы

1. перемытые «пески» с большой долей крупнообломочного материала

1. 1991-1992

1. в основном слабая




2. покатые, выпуклые склоны вдоль бортов долины

2. перемещенные «торфа»

2. 1991-1992

2. средняя





3. понижения


3. перемытые «пески» с большой долей глинистого материала, в отдельных местах перекрыты наилоком

3. 1991-1992

3. сильная, по болотному типу

3. ручей Медвежий (россыпная золотобыча)

1. пологоволнистая поверхность (рекуль-тивированные гале-эфельные отвалы)

1. перемытые «пески»

1. 1988-1989

горная рекуль-тивация 1993-1995



1. от слабой до сильной




2. покатые, выпуклые склоны вдоль бортов долины

2. перемещенные «торфа»

2. 1988-1989

2. очень интенсивное




3. понижения


3. перемытые «пески» с большой долей глинистого материала, часто перекрытые наилоком

3. горная рекуль-тивация 1993-1995

3. сильная, по болотному типу


4. ручей Колбачи (россыпная золотодобыча)

1. гале-эфельные отвалы

1. перемытые «пески»

1. 1993-1994 и 1997

1. слабая и средняя




2. покатые, выпуклые склоны вдоль бортов долины

2. перемещенные «торфа»

2. 1993-1994

2. средняя и сильная





3. «высокая пойма» в днище вновь формирующейся долины

3. наилок мощностью 20-30 см

3. 1993-1994 и 1997

3. свежая поверхность с трещинами усыхания

5. ручей Экскаваторный (россыпная золотодобыча)

1. галечные отвалы

1. перемещенная порода вскрыши из крупноглыбового материала

1. 1936-1940

1. слабая




2. эфельные отвалы

2. щебенка со значительной долей глинистого материала

2. 1936-1940

2. лиственни-чно-тополе-во-белобере-зовый лес

6. долина р. Хайкта (рудная золотодобыча)

1. отвалы вскрышной породы рудника Березитовый

1. крупноглыбовый материал со щебенкой и мелкоземом сильно уплотненный

1. 2007

1. проросшие сеянцы лиственницы и березы на границе с лесом




2. насыпи дорог

2. щебенка, отсев

2. 2005

2. слабая и средняя




3. заброшенные площадки у дорог

3. щебенка, отсев

2. 2005-2006

3. сеянцы лиственницы и березы с проективным покрытием до 50 %.

Примечание: интенсивность самозарастания: сильная - среднее расстояние между растениями  0,5 м, сомкнутость крон до 0,6; средняя - среднее расстояние между растениями 1,0 м (пределы: от 0,2 до 2,0 м); слабая - среднее расстояние между растениями 2,5 м (пределы: от 1,0 до 4,0 м).

В пониженных местах отвального поля часто встречаются участки со слоем наилока, который наносится водотоками во время паводков. Наилок содержит 100% мелкозема, 4% глины и 2% ила от мелкозема, 9% гумуса. Зарастание поверхности происходит очень интенсивно травянистыми водно-болотными и полуводными растениями, проективное покрытие травостоя составляет до 50%.

Гале-эфельные отвалы, сложенные перемытыми «песками», зарастают слабо. Здесь наиболее сильно отмечается иссушение грунтов и сезонноталого слоя. Условия для восстановления растительного покрова неблагоприятны. Наибольшее количество участков с интенсивным самозарастанием образуется на спланированных гале-эфельных отвалах в долине руч. Медвежий. Благодаря горно-технической рекультивации, произошло смешение галей и эфелей, увеличилось общее содержание глинистой фракции в грунте и уменьшились углы склоновых поверхностей, в результате чего сложились более благоприятные условия для самозарастания. На галечных отвалах зарастание не наблюдается, на эфельных отвалах – слабое до среднего.

По результатам обследований выявилась общая закономерность: зарастание отвалов россыпной золотодобычи в конечном итоге идет по зональному типу. Пионерная растительность отличается азональностью и формируется преимущественно за счет широкоареальных (чаще циркумполярных) и рудеральных видов, обладающих высокой экологической пластичностью.

Техногенно нарушенные горные долины первого порядка заселяются видами из окружающих ненарушенных или слабонарушенных ценозов, которые выносятся водным потоком: Artemisia lagocephala, Rheum compactum, Saxifraga punctata, виды Carex. Позднее растения, появившиеся первыми, сменяются широко распространенными и сорными видами (включая заносные), характерными для пионерной растительности долин водотоков более крупного порядка: Chamaenerion angustifolium, Chenopodium album, Rorippa barbareifolia, Rorippa palustris, виды Carex, Polygonum, Persicaria, Calamagrostis и некоторые другие. Из древесно-кустарниковых растений первыми появляются: Rubus idaeus, Sorbaria sorbirfolia, Duschekia fruticosa, Chosenia arbutifolia, Salix cardiophylla, Populus suaveolens. Позднее появляются сеянцы Betula platyphylla, Larix gmelinii и Pinus sylvestris L.

Пионерная растительность участков вскрыши на шлейфах склонов, особенно в случае ручной отработки и соседства слабо нарушенных ландшафтов, отличается от пионерной растительности техногенных отвалов и складывается, в основном, из видов окружающих фитоценозов и распространенных космополитов. Адвентивные виды практически отсутствуют. Очень быстро начинается процесс возобновления растительности по зональному типу. К травянистой пионерной растительности добавляются сеянцы лиственных деревьев и кустарников (Rubus idaeus, Sorbaria sorbirfolia, Chosenia arbutifolia, Salix cardiophylla, Populus suaveolens). Затем начинается развитие молодых лиственных лесов, в составе которых появляется и начинает преобладать Betula platyphylla, а в подросте - сеянцы Larix gmelinii и Pinus sylvestris. Через 50-70 лет наблюдается возврат лиственничной или лиственнично-сосновой тайги, т. е. типового зонального вида растительности.

Полное разрушение коренных ландшафтов на значительных территориях ведет к возобновлению растительности по азональному типу и развитию лиственной древесно-кустарниковой растительности. Процесс поселения растительности в пределах полностью уничтоженных долинных ландшафтов начинается через 1-2 года после окончания работ. Первыми заселяются межотвальные понижения, особенно с наветренной стороны, и участки с намывом глинистых частиц, затем растения появляются на высоких отвалах и склонах южной экспозиции. Поэтапность возобновлений обуславливает мозаичность заселения и неоднородность видового состава. Наблюдаются участки с исключительно травянистым покровом (виды Carex, Equisetum, Juncus, Ranunculus, Typha и др.) или с участием кустарников (Rubus idaeus, Sorbaria sorbirfolia, Duschekia fruticosa). На участках с древесно-кустарниковой растительностью обычны Populus suaveolens, Chosenia arbutifolia, Salix cardiophylla, Betula platyphylla, сеянцы Larix gmelinii и Pinus sylvestris. Подобная мозаичность проявляется через 8-10 лет в зависимости от конкретных условий. Возврат к зональной растительности происходит очень медленно, в течение значительного временного интервала после прекращения техногенного воздействия.

Средневысотные отвалы, сложенные крупноглыбовым (валунным) материалом, не зарастают очень долго или зарастают крайне слабо, преимущественно в нижней части, где временными водотоками намываются илистые частицы. Пионерная растительность обычно представлена накипными и кустарничковыми лишайниками, 2-5 видами высших растений–ксерофитов (Dryopteris fragrans, виды Carex, Poa).

На вновь сформированных отвалах вскрышных пород Березитового рудника (рис. 2), особенно на границе с лесом, наблюдается прорастание сеянцев Larix gmelinii и Betula platyphylla. На дорожных насыпях 2-3 летнего возраста присутствует поросль Betula platyphylla, Duschekia fruticosa, Larix gmelinii и нескольких видов Salix. На заброшенных площадках также активно прорастают сеянцы Larix gmelinii и Betula platyphylla. (рис. 3, 4).

На нарушенных территориях после прекращения антропогенной деятельности происходят процессы, которые возвращают территорию в прежнее состояние, т.е. формируется почвенно-растительный покров, характерный для зональных почв и растительности. Но суровые природно-климатические условия обуславливают медленное протекание этого процесса, особенно трудно восстанавливаются почвы. Учитывая потенциальные природные возможности территории, можно с уверенностью говорить о том, что человеческие усилия должны быть направлены на помощь в восстановлении природных свойств территории.



Рис. 2. Поверхности отвалов вскрышных горных пород (2007 г.).

Единство приемлемым способом восстановления территории является рекультивация. Она должна рассматриваться как способ планомерной перестройки и оздоровления нарушенных территорий, и в конечном итоге – создания на них устойчивых биогеоценозов. С этой задачей наиболее успешно справляется лесная рекультивация, поскольку лес является единственным компонентом природных комплексов, который, взаимодействуя с окружающей средой, оказывает на нее трансформирующее влияние, поддерживая её качественные и количественные параметры на оптимальном для любых форм жизни уровне.

Научные исследования по лесной рекультивации, проводимые в последнее время во всем мире, затрагивают весь комплекс проблем формирования, динамики и оптимизации техногенных ландшафтов. Большое внимание уделяется пригодности этих ландшафтов к биологической рекультивации, способам нейтрализации техногенных субстратов и повышения их продуктивности, применению быстрорастущих древесных пород и современных методов лесовосстановления.

Объектами рекультивации на исследованной территории являются отвалы вскрышных пород Березитового рудника. Они формируются в долине р. Хайкта в верхней части крутого склона западной экспозиции (рис. 2) с абсолютными отметками 800-860 м над уровнем моря. Транспортировка и отсыпка грунтосмесей в отвалы осуществляется тяжелым автомобильным транспортом. Отвалы имеют платообразную поверхность в виде террасы с обваловкой по бровке. Они сложены вскрышными породами из магматических и метаморфических горных пород: роговообманковые и биотитовые гнейсы, амфиболиты, липариты, гранит–порфиры, граниты, гранодиориты и др. Преобладающими породами являются граниты и гранодиориты. Они складируются в отвалы без какой-либо предварительной сортировки по их пригодности к рекультивации. Поверхность отвалов выравнивается тяжелой техникой, при этом создаётся сильно переуплотненная горизонтальная площадка. Крутые откосы отвалов сложены, в основном, грубообломочным материалом. Плодородный слой почвы на поверхности отвалов не наносится.

Физические свойства субстрата являются одним из важнейших факторов создания плодородия техноземов. Исследуемые отвалы вскрышных пород состоят из хаотичной смеси обломков горных пород разной размерности и пестрого петрографического состава. Каменистая составляющая преобладает над рыхлой мелкоземистой частью пород отвала, хотя породы отличаются очень сильной неупорядоченностью сложения. В силу этого пестрота пород приводит к своеобразной «деорганизации» водного режима в толще отвала, проявляющейся в том, что даже близкорасположенные участки поверхности отвала обладают различной водопроницаемостью, водоудерживающей способностью и т.д. Это является негативным показателем почвенно-экологического состояния техногенного ландшафта.

В процессе планировки отвала поверхностные слои породы сильно переуплотнены тяжелой техникой. Как известно, плотность сложения субстрата – очень динамичный показатель. В первый год после отсыпки в результате действия климатических факторов увлажнения-иссушения, замерзания-оттаивания происходит значительное снижение уплотненности поверхностных слоев насыпного горизонта, примерно на 0,2 г/см3 в год (Андроханов и др, 2000). Однако при этом нижележащие горизонты изменяют свою плотность в незначительной степени. Они менее подвержены перепадам увлажнения и температуры.

Переуплотненный слой субстрата контролирует проникновение корневой системы, воды и воздуха. При этом порозность аэрации оказывается менее 5% объема почвы, что может привести при длительном высоком увлажнении к развитию анаэробных процессов. Интегральным результатом переуплотненных субстратов можно считать более напряженный водно-воздушный режим, складывающийся в техноземах, по сравнению с зональными автоморфными почвами (горными буротаёжными), более частое проявления в них почвенной засухи. Естественно, что это неблагоприятно сказывается на развитии растительных сукцессий. Ликвидация этого нежелательного свойства пород методами рекультивации крайне затруднительна.

Фитотоксичность пород обуславливается содержанием пирита, подвижных форм железа, алюминия, низкими значениями рН, высокой гидролитической кислотностью. В рудах Березитового месторождения имеются сульфатсодержащие минералы, но их количество невелико (до 8 %). Остальные показатели благоприятны для биологической рекультивации: рН от 6,5 до 7,8 и гидролитическая кислотность – 0,26-1,9 мг экв/100 г почвы. Показатели подвижных форм железа в составе руды 5 % (ниже, чем в зональных почвах) и алюминия 11,3 % (несколько выше, чем в зональных почвах), но с учетом того, что в составе отвалов преобладают не вмещающие породы, а породы вскрыши, то можно считать, что значения этих показателей не определяют токсичность отвалов. В целом, грунтосмеси отвалов можно отнести к нетоксичным.

Таблица 2

Физико-химические показатели грунтов и почв (средние значения)

Место

отбора


образцов

W,

%




Гумус,


%



рН


Нг


Са2+ +Мg2+


Ca2+



Р2 O5


К2О


ЕКО,

мг·экв/100 г


V, %



Н2О

KCl

мг·экв/100 г

мг/кг





Отвал

1,7

0,07

7,3

6,1

0,86

7,96

6,85

373

186

8,82

90,12

Дробилка

3,87

0,07

6,4

5,4

4,4

2,7

2,2

468

154

7,2

49,0

Заброшенная дорога

2,04

1,28

5,6

4,5

3,96

2,50

1,24

329

79

6,46

38,70

Насыпь

2,15

0,12

6,3

5,3

1,82

3,75

3,24

497

120

5,75

62,22

Перемещенные «торфа»

2,88

0,37

5,4

4,3

5,14

2,78

2,28

256

75

7,92

35,10

Горная буротаёжная почва

4,33

2,13

4,5

3,7

33,5

4,5

2,7

142

150

37,8

23

Агрохимические свойства грунтосмесей значительно отличаются от агрохимических свойств зональных почв (табл. 2). Перемещенные «торфа» имеют значительно меньшую емкость поглощения и сумму поглощенных оснований, меньше содержат гумуса и общего азота, меньше обеспечены доступным растениям калия, при этом высоко обеспечены обменным фосфором. Техноземы, сформированные при россыпной золотодобыче, по своим агрохимическим свойствам достаточно благоприятны для роста и развития растений: слабокислая реакция среды, в большинстве случаев средняя величина емкости поглощающего комплекса с преобладанием катионов кальция. Грунтосмеси отвалов содержат еще меньше гумуса, но при этом сильно насыщены основаниями, содержат много обменного фосфора и калия, но обладают низкой нитрификационной способностью. Их кислотные условия благоприятны – слабокислые до слабощелочной среды.

Интегральным показателем пригодности пород для целей биологической рекультивации отвалов является растительность, поселяющая в процессе самозарастания. От 1 до 10 % поверхности нарушенных территорий промплощадки Березитового рудника (дорожные насыпи, брошенные площадки, откосы) имеют фрагментарный растительный покров, который служит своеобразным индикатором пригодности отвалов к биологической рекультивации. Список растений, зарегистрированных при спонтанном зарастании нарушенных территорий в окрестностях Березитового месторождения, насчитывает свыше 22 видов, из них 9 древесно-кустарниковых (табл. 3).

Таблица 3

Список видов, зарегистрированных при самозарастании



п/н

Русской название вида

Латинское название вида

Состояние

Древесные

1

Береза плосколистная

Betula platyphylla Sukacz.

хорошее

2

Ива сердцелистная

Salix cardiophylla Trautv. et C.A. Mey.

хорошее

3

Малина

Rubus idaeus L.

хорошее

4

Лиственница Гмелина

Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.

хорошее

5

Ольховник кустарниковый

Duschekia fruticosa (Rupr.) Pouzar

хорошее

6

Рябинник рябинолистный

Sorbaria sorbifolia (L.) A.Br.

хорошее

7

Сосна обыкновенная

Pinus sylvestris L.

хорошее

8

Тополь душистый

Populus suaveolens Fisch.

хорошее

9

Чозения

Chosenia arbutifolia (Pall.) A.Skvorts.

хорошее

Травянистые

10

Вейник (1-3 вида)

Calamagrostis sp.

хорошее

11

Горец (2-3 вида)

Persicaria sp.

хорошее

12

Жерушник сурепколистный

Rorippa barbareifolia (DC.) Kitag.

хорошее

13

Жерушник болотный

Rorippa palustris (L.)Bess.

хорошее

14

Иван-чай узколистный

Chamaenerion angustifolium (L.) Scop.

хорошее

15

Камнеломка точечная

Saxifraga punctata L.

удовл.

16

Марь белая

Chenopodium album L.

хорошее

17

Мятлик (1-2 вида)

Poa sp

хорошее

18

Осоки (2-4 вида)

Carex sp

хорошее

19

Полынь заячьеголовая

Artemisia lagocephala (Bess.) DC.

хорошее

20

Ревень густоцветковый

Rheum compactum L.

удовл.

21

Спорыш (1-2 вида)

Polygonum sp

хорошее

22

Щитовник пахучий

Dryopteris fragrans(L.) Schott

хорошее

Практически на всех обследованных нарушенных территориях в первый же год после отсыпки появляется растительность. Наиболее благоприятны для этого нижние части склонов и площадки, имеющие экранирующее влияние леса, т.е. участки, где семена защищены от смыва и выдувания.

Пионерами зарастания являются экологически пластичные виды, способные переносить экстремальные условия техногенной среды. К ним относятся травянистые растения: Persicaria sp., Polygonum sp., Rorippa barbareifolia, Chamaenerion angustifolium. Из древесно-кустарниковых растений первыми, чаще всего, появляются Rubus idaeus, Duschekia fruticosa, Sorbaria sorbifolia, Chosenia arbutifolia, Betula platyphylla, Larix gmelinii.


Рис. 3. Двулетний подрост Duschekia fruticosa на заброшенной дороге.



Рис. 4. Двулетние сеянцы Larix gmelinii и Betula platyphylla на заброшенной дороге.

Процесс естественного лесовосстановления протекает медленно, поэтому на нарушенных землях следует сочетать самовосстановление аборигенной растительности и создание искусственных фитоценозов. При этом создание лесных культур следует проводить саженцами только местных пород, учитывая биоэкологические характеристики древесных растений (табл. 4).

Таблица 4

Биологическая характеристика древесных растений, рекомендованных для лесной рекультивации

Семейство, вид



Морозоусто-йчивость

Засухоустой-чивость

Светолюбие

Требоваель-ность к плодородию

Быстрота роста

Мелиораив-ные свойства

1

2

3

4

5

6

7

Сосновые - Pinaceae:

Лиственница Гмелина - Larix gmelinii (Rupr.) Rupr.


1

2-3

1

1

2

2


Ель аянская - Picea ajanensis (Lindl. et Gord.) Fisch. ex Carr.

1

3-4

3

1

3

2

Кедровый стланик - Pinus pumila (Pall.) Regel

1

2

1-3

1

3

2

Сосна обыкновенная - Pinus sylvestris L.

2

1-2

1-2

1

3

2

Кипарисовые - Cupressaceae:

Можжевельник даурский - Jineperus davurica Pall.


2

1

1-2

1

3

1


Можжевельник сибирский - Jineperus sibirica Burgsd.

1

3

2-3

2

3

1

Березовые (Betulaceae):

Береза плосколистная - Betula platyphylla Sukacz.


1

2

1

1-2

2



2

Береза шерстистая - Benula lanata (Regel) V. Vassil.

1

2

1-2

1-2

2

1

Ольховник кустарниковый - Duschekia fruticosa (Rupr.) Pouzar

1

2

1-3

1

1-2

1

Ольха волосистая Alnus hirsuta (Spach) Turcz. ex Rupr.

1

3-4

2

1

2

1

Ивовые - Salicaceae: Чозения - Chosenia arbutifolia(Pall.) A.Skvorts.

-

3-4

1

1

2

3

Тополь душистый - Populus suaveolens Fisch.

-

3-4

1-2

2

2

2

Осина - Populus tremula L.

2

3

2

1-2

2

2

Ива росистая - Salix rorida Laksch.




3

1-2

1-2

1-2

1-2

Ива сердцелистная - Salix cardiophylla Trautv. et C.A. Mey.

-

3

1

1-2

2

1-2


Ива удская - Salix udensis Trautv. et C.A.Mey.

-

3

2

2

2

2

Ива Шверина - Salix schwerinii E.Wolf

-

3

1

1-2

1-2

1-2

Розоцветые - Rosaceae:

Боярышник даурский - Crataegus dahurica Koehne et Schneid.


2

2-3

2

2

3

2


Курильский чай кустарниковый - Pentaphylloides fruticosa(L.) O.Schwarz

-

1-2

1-2

1-2

1-2

2

Рябинник рябинолистный - Sorbaria sorbifolia (L.) A.Br.

1

2

2-3

2

2

1

Рябина сибирская - Sorbus sibirica Hedl.

-

3

2-3

2

2-3

2

Таволга иволистная - Spiraea salicifolia L.

-

3

2-3

1-2

2

1-2

Таволга средняя - Spiraea media Franz Schmidt

-

2

2

1-2

2-3

2

Таволга уссурийская - Spiraea ussuriensis Pojark.

-

1

1

1

1-2

2

Кизиловые - Cornaceae:

Свида белая - Swida alba (L.) Opiz


-

3

2-3

2

1-2

1


Вересковые - Ericaceae:

Рододендрон даурский - Rhododendron dauricum L.


1

1-2

1-2

1

2-3

2


Брусника - Vaccinium vitis-idaea L.

1

3-2

1-2

1

2-3

2

Голубика - Vaccinium uliginosum L.

1

3 -4

2

1

2-3

2

Жимолостевые - Caprifoliaceae:

Жимолость съедобная - Lonicera edulis Turcz. ex Freyn


1

3

2-3

1-2

2-3

2


Бузина сибирская - Sambucus sibirica Nakai

-

2

3

1-2

1-2

1

Примечание:

Морозоустойчивость: 1 – высокая или абсолютная, обмерзаний практически не наблюдается; 2 – недостаточная, происходит обмерзание молодых побегов.

Засухоустойчивость: 1 – высокая, саженцы устойчивы против недостатка влаги (ксерофиты); 2 - менее высокая (мезоксерофиты); 3 – средняя (мезофиты); 4 - низкая (мезогигрофиты).

Светолюбие: 1 – светолюбивые виды, произрастают только на открытых местах, не выносят затенение; 2 – менее светолюбивы, выносят значительные затенения; 3 – теневыносливы, могут произрастать под пологом других пород.

Требовательность к почвенному плодородию: 1 – растения, мало требовательные к почвенному плодородию (олиготрофы и эвритотрофы); 2 – среднетребовательные (мезотрофы); 3 – повышенной требовательности (мегатрофы).

Быстрота роста: 1 – быстрорастущие деревья и кустарники, прирост по высоте превышает 50 см в год; 2 – средние по энергии роста, прирост 20-50 см; 3 - медленнорастущие деревья и кустарники, ежегодный прирост по высоте не превышает 20 см.

Мелиоративные (почвоукрепляющие и почвоулучшающие) свойства: 1 - быстрорастущие корнеотпрысковые виды; 2 – обогащающие почву листовым опадом, имеют разветвленную корневую систему.
Оценив пригодность техногенных грунтов и самовосстанавливаемость растительного покрова на нарушенных территориях, предлагается провести мелиоративные мероприятия, которые позволят создать более благоприятные условия для восстановительных процессов на отвалах вскрышных горных пород.

Один из самых негативных экологических показателей отвалов – переуплотнение грунтосмесей. На начальных этапах мелиоративного освоение только единичные корни проникают в материал отвала по трещинам. В дальнейшем доля корней, проникающих в субстрат, возрастает, но процесс этот носит длительный характер. Для ускорения этого процесса необходимо проведение глубокого безотвального рыхления на глубину 40-50 см, способствующего снижению плотности техногенного отвального субстрата.



Рис. 5. Принципиальная схема рекультивации отвалов вскрышных горных пород.
Этот прием не только облегчит проникновение корней в толщу породы, но и улучшит её аэрацию и водоснабжение, создаст более благоприятные условия для развития почвенных процессов.

Характер формирующихся ценозов на подготовленной поверхности в значительной степени зависит от рельефа, экспозиции склонов и состава пород в отвалах. Проведенная в настоящее время планировка площадок отвалов отрицательно скажется на заселении их растительностью. Высокие абсолютно ровные площадки отвалов, открытые всем ветрам, испытывают сильнейшие перепады температур и имеют неблагоприятные условия увлажнения. Смягчить эту ситуацию можно двумя способами.

1. Отказаться от сплошного выравнивания отвалов, создать волнистый рельеф за счет невысоких (0,8-1,0 м) параллельных гряд, расположенных перпендикулярно направлению господствующих горно-долинных ветров, что позволит сохранить часть влаги в межгрядовых понижениях, оградить подрост растений и семенной материал от выдувания и создаст благоприятные условия для аккумуляции растительного опада и отходов жизнедеятельности организмов. Равномерное распределение таких участков на отвале в целом создаст более благоприятные экологические условия. Отрицательное влияние почти горизонтальной планировки поверхности на динамику таксационных показателей описано в ряде работах по данной проблеме. Например, накопление древесной массы у сосны, высаженной на спланированных отвалах, идет в 2-2,5 раза медленнее, чем на техногенном рельефе с небольшими перепадами и уклонами (Гусаченко, 1992).

2. Создать искусственный экранирующий барьер по внешней кромке отвала с помощью ленточной лесопосадки вдоль обваловочного вала (рис. 5). Наиболее пригодными породами для этой цели являются Betula platyphylla и Larix gmelinii. Для создания благоприятных почвенно-грунтовых условий необходимо повысить биогенность пород. Эффективны и экономически выгодны биологические приемы, приемлемые для данных условий, например, ввод в состав насаждений растений-азотонакопителей.

В местной флоре они представлены травянистыми видами из семейства бобовых (Fabaceae). К ним относятмся: клевер ползучий (Amoria repens (L.) C.Presl), астрагал альпийский (Astragalus alpinus L.), астрагал перепончатый (A. membranaceus (Fisch.) Bunge), астрагал Шелехова (A. schelichowii Turcz.), астрагал топяной (A. uliginosus L.), копеечник альпийский (Hedysarum alpinum L.), чина низкая (Lathyrus humilis (Ser.) Spreng.), клевер люпиновидный (Lupinaster pentaphyllus Moench), остролодочник шишковидный (Oxytropis strobilacea Bunge), клевер луговой (Trifolium pratense L), горошек приятный (Vicia amoena Fisch.). Сбор и посев их семян занятие трудоемкое, но оправданное последующими высоко положительными результатами мелиоративных работ на нарушенных землях. Под культурами с примесью растений-азотонакопителей в грунтах возрастает содержание гумуса, азота, увеличивается ферментативная активность грунта.

Проведенные исследования служат теоретической базой для разработки способов рекультивации, обеспечивающих не только восстановление хозяйственной ценности нарушенных земель, но и их экологическую сбалансированность. Рекомендуемые мероприятия по восстановлению нарушенных земель позволят эффективно и экономически оправдано создать культурные ландшафты, отвечающие требованиям экологической безопасности.


ЛИТЕРАТУРА

Агроклиматические ресурсы районов строительства БАМ // Отв. ред. К.П.Березников. – Л.: Гидрометиздат, 1977. – 144 с.

Грибова С.А. Главнейшие черты растительного покрова западной части Амурской области // Амурская тайга (комплексные ботанические исследования). Л.: Наука, 1969. - С. 16-35.

Гусаченко А.Ю. Экореставрация угольных карьеров юга Дальнего Востока // Известия ДВО РАН, 1992. - № 1/2. – С. 32-44.

Полевая геоботаника / под общ. ред. Е.М.Лавренко и А.А.Корчагина. М.:Л., 1964. - Т.3. - 529 с.

Сочава В.Б. Ботанико-географические соотношения в бассейне Амура // Амурская тайга (комплексные ботанические исследования). Л.: Наука, 1969. - С. 5-15.

Техноземы: свойства, режимы, функционирование / В.А.Андроханов, С.В. Овсянников, В.М. Курачев. – Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000. – 200 с.

Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств (в пределах бывшего СССР). - СПб.: Мир и семья, 1995. - 992 с.


PROBLEMS OF MINED-LAND RECLAMATION (ON THE EXAMPLE OF URUSHA-OL’DOI GOLD ZONE IN AMURSKYA OBLAST)

I.G. Borisova, V.M. Starchenko
Amur branch of Botanical Garden-Institute FEB RAS
The territory of Urusha-Ol’doi gold zone lies in mountain taiga landscape having characteristic nature and climatic conditions. Study of natural restoration of the land cover were made in this territory. Basing on the obtained data recommendations on the disturbed land recultivation are given, the basic scheme of reclamation of waste rock dumps is proposed.
Key words: Amurskya oblast, Berezitovy mine, reclamation, recultivation, natural revegetation, gold mining waste rock dumps, physical/chemical properties of soils, bioecological characteristics of plants.


База данных защищена авторским правом ©shkola.of.by 2016
звярнуцца да адміністрацыі

    Галоўная старонка