3. Рекультивация и окультуривание почв

Рекультивация - это комплекс инженерных, мелиоративных, биологических и горнотехнических мероприятий, направленных на создание оптимальных культурных ландшафтов с продуктивным почвенно-растительным покровом на испытавших катастрофические техногенные воздействия площадях. Основной целью рекультивации часто является санитарно-гигиеническая защита среды с помощью растительного покрова.

Окультуривание почв - это процесс создания плодородного почвенного слоя на естественных ненарушенных территориях, не обладающих достаточным плодородием.

Различают два вида биологической рекультивации: лесную и сельскохозяйственную.

Лесная рекультивация - посадка сеянцев, обычно сосны, после грубой планировки с внесением или без внесения удобрений и химической мелиорации.

Сельскохозяйственная - планировка поверхности, внесение удобрений (N₆₀, K₆₀, P₆₀), вспашка и посев многолетних трав: костер безостый, тимофеевка луговая, овсяница красная, клевер белый, донник (в травосмесях).

Подлежащие рекультивации нарушенные площади до последнего времени формировались по технологиям, не учитывающим экологических последствий.

В целях повышения эффективности рекультивационные мероприятия должны включаться в общий технологический цикл основного производства. Уже имеется значительный опыт подобной рекультивации при вскрышных работах, когда перемещаемые слои укладываются на новом месте в той же последовательности, в которой они находились в природных условиях.

Наиболее часто встречаются следующие категории индустриальных пустырей, требующие рекультивации:

Рекультивации должно предшествовать полное прекращение промышленной эксплуатации.

Терриконы. Существующие терриконы, в основном у угольных шахт, подразделяют на следующие виды: негорящие, нетоксичные; токсичные, горящие (до 30 лет) неантрацитовые; токсичные антрацитовые с интенсивным горением (10-15 лет); терриконы обогатительных фабрик.

Физические и химические свойства почв поверхностных слоев терриконов изменяются в довольно широких пределах. Поверхностный слой обычно быстро выветривается, смывается водой. Однако он содержит практически все минеральные элементы, необходимые для питания растений, особенно много фосфора и калия. Неблагоприятное воздействие на растения оказывают значительная кислотность, наличие большого количества подвижных форм алюминия, малая влагоемкость и высокая температура почв в очагах горения.

До начала биологического этапа рекультивации на породных отвалах угольных шахт должны быть потушены очаги горения и порода охлаждена ниже 80 °С на глубину не менее 2,5 м. Для тушения очагов горения конические отвалы переформировывают в плоские с уклоном не выше 2° на отдельных участках (их площадь не более 400 м²). Чтобы предупредить сток осадков и размыв склонов, по краю площадки устраивают бортик шириной 2,5-4,5 м и высотой 0,5-1 м.

Откосы отвалов у обогатительных фабрик не должны иметь крутизну более 25 °, у угольных шахт - более 30 °. Если позволяют условия, особенно на малоценных землях, увеличивают площадь откосов, уменьшая угол откосов до 16°.

Озеленение терриконов начинается с инженерной подготовки: снимается вершина на ¹/₃ высоты террикона, затем нарезается спиральная терраса от вершины к основанию, выполняется планировка межтеррасных откосов и основания. Террасы должны иметь ширину не менее 3,5-4 м, располагаться через 10 м и более и иметь обратный уклон в 4-6 ° от основного склона. Вдоль террас укладывается поливочный водопровод. На отвалах с массовым естественным поселением растений можно не проводить мероприятий по снижению интенсивности окисления пород, так как обычно pH их водной вытяжки не выше 4.

Чтобы снизить интенсивность окисления породы и рецидивное самовозгорание, насыпают слой суглинистого грунта на плоских участках не менее 30 см, на откосах 20 см либо слой песка соответственно 45 и 30 см. Затем сверху укладывают слой гумусированной почвы: для газонов он должен быть не менее 10 см, для древесно-кустарниковых растений плодородный грунт вносится в посадочные ямы и траншеи.

Нарезку террас лучше проводить ранней весной по еще влажным грунтам. Осенью завозят плодородный растительный грунт, а весной (через год после инженерной подготовки) высаживают саженцы деревьев и кустарников высотой до 1 м, так как более крупные подвержены раскачиванию ветром. Деревья высаживают во внутреннем ряду; в наружном, внешнем ряду - кустарники, которые можно чередовать с низкорослыми деревьями.

Межтеррасное пространство рекомендуется укрывать с помощью лиан (виноград пятилистковый и др.), высаженных у самого края террасы.

На крутых склонах более эффективны посадки древесных и кустарниковых растений рядами, поперек склонов, с расстоянием 2-3 м между рядами и 0,7-1 м в ряду.

На плоских переформированных верхушках и на полотне террас наиболее результативен посев многолетних трав.

Так как верхние 3-7 см породы сильно пересыхают, корневую шейку заглубляют на 3-5 см или мульчируют не полностью засыпанную ямку после посадки породой слоем 3-5 см.

Вокруг отвала создается защитная полоса из 2-3 рядов кустарника и 1 ряда деревьев для предотвращения сноса породы.

Наиболее устойчивыми породами, по данным Донецкого ботанического сада АН УССР, при озеленении угольных терриконов оказались: акация белая, береза бородавчатая, вяз перистоветвистый, клен ясенелистный, яблоня лесная, бирючина обыкновенная, пузырник древовидный, рябина обыкновенная, шиповник обыкновенный, виноград пятилисточковый. Из травянистых растений рекомендуются донник белый и лекарственный, исоп лекарственный, житняк гребенчатый, люцерна посевная, эспарцет.

Карьеры и перемещенные грунты. Возникающие при открытых разработках месторождений карьеры и отвалы обычно бедны подвижными формами NPK, особенно N и P, Их фитотоксичность, если она отмечается, вызывается или высокой кислотностью, или, наоборот, высокой степенью засоления.

При освоении их под зеленые насаждения применяют оба вида рекультивации, причем еще на стадии проектирования предусматривают разнообразное использование рельефа, так называемую геопластику, В понижениях создают водоемы, а склонах - террасы и амфитеатры, устраивают лестницы, подпорные стенки, перекидные мостики и т. п. Посадки планируют в наиболее удобных для растений местах или в качестве декораций.

В районах, подверженных ветровой эрозии, песчаные грунты закрепляют, нанося различные пленкообразующие материалы - латексы, битумные эмульсии (2,5-7,5 т/га для почвенного слоя в 10 см) одновременно с посевом многолетних трав и внесением минеральных удобрений.

Золоотвалы. Поверхностный слой их подвижен, сильно пылит, содержит много золы и серы.

Освоение золоотвалов проводят поэтапно. После планировки насыпают слой плодородной земли (от 3 см и выше); чтобы закрепить отвалы, сеют многолетние травы весной или в августе. Травостой не рекомендуется скашивать в течение трех лет.

Весь отвал необходимо засеивать одновременно - в этом случае будет исключена возможность засыпки посевов золой. Кроме того, обязателен ежегодный весенний полив.

После залужения и образования первичных почв проводят второй этап освоения: посадку деревьев и кустарников, а затем и прокладку дорожно-тропиночной сети. Для посадки завозят дополнительную растительную землю (до 20 см), вносят удобрения, проводят известкование (3-4 кг извести на 1 м²).

Регулярный полив обязателен.

Одним из эффективных способов окультивации почв является сидерация.

Сидерация - это одно-двукратный посев и запашка в течение вегетационного сезона растений-сидератов на подготовленной и удобренной фосфором и калием почве, Сидераты, главным образом бобовые растения (люцерна, люпин, фацелий, горох, клевер), запахивают в зеленом состоянии, бобовые - в стадии образования бобов, клевер - во время цветения, злаковые - выхода в трубу. Посадочные работы рекомендуется проводить весной следующего года.