Причины деградации почв и их рекультивация

родных земель. В  связи с этим возникает проблема рекультивации, т.е. восстанов-

ления продуктивности нарушенных территорий.  В общем случае она включает

комплекс горных,  мелиоративных,  гидротехнических и сельскохозяйственных ра-

бот.

Первые попытки  восстановления продуктивности и озеленения земель,  на-

рушенных и загрязненных в процессе промышленного производства,  были пред-

приняты в конце 19 в. Однако широкие масштабы рекультивация  приобрела в свя-

зи с внедрением открытого способа добычи полезных ископаемых.  Во многих

странах она рассматривается как комплексная междисциплинарная проблема ре-

конструкции ландшафта  и восстановления продуктивности нарушенных земель, их

экологической сбалансированности,  хозяйственной и эстетической ценности.  Ре-

культивация стала  одной из важнейших в проблеме сохранения природных ресур-

сов.  В экономически развитых странах доля рекультивируемых земель достигает

70-80% от нарушенных.

В промышленно развитых странах рекультивация земель получила наибольшее

распространение при  добыче угля,  строительных материалов,  горнохимического

сырья, цветных металлов, обогащении и переработке полезных ископаемых,

прокладке нефте- и газопроводов, транспортных артерий.

Различают два этапа  рекультивации: технический и биологический. Техническая

рекультивация предполагает подготовку земель для последующего целевого

использования и включает планировку, формирование откосов,  снятие,  транспор-

тирование и нанесение почвенного слоя. Биологическая рекультивация предусмат-

ривает восстановление плодородия технически рекультивированных земель и со-

стоит из комплекса  агротехнических и фитомелиоративных  мероприятий,  направ-

ленных на возобновление биоты.  Общие требования к обоим типам:  тщательное

разравнивание поверхности  нарушенных земель; нанесение плодородных  и потен-

циально плодородных пород (гумусированных почвенных слоев,  лессов и лессо-

видных суглинков) мощностью до 1,0 м; регулирование  водного режима и баланса

питательных веществ  с применением глубокой обработки  поверхностного слоя,

внесением минеральных  и органических удобрений; правильный подбор культур и

мелиоративных севооборотов в сочетании с различными агротехническими прие-

мами.

Работа по технической  рекультивации требует наибольших затрат.  Ее эф-

фективность значительно увеличивается при включении в качестве обязательного

этапа в технологический  процесс предприятия. Обычно полагают, что на этой ста-

дии предприятия должны снять с отведенных под обработку участков плодород-

ный слой для дальнейшего его использовании в восстановительных мероприятиях.

Выемка плодородного слоя должна опережать вскрышные  работы не менее чем на

1  год.  Его высота  определяется содержанием гумуса,  которое рекомендуется не

ниже чем 1-2%. Гумусированный слой хранят сроком до 20 лет в буртах или шта-

белях высотой 10-15 м. Для предохранения от эрозии штабели подвергают плани-

ровке и засевают травой.

Биологическая рекультивация  проводится по двум вариантам: с нанесением

гумусированного поверхностного слоя на тщательно спланированную поверхность

земель; без нанесения  почвенного слоя. В последнем случае предусматривается соз-

дание сельскохозяйственных угодий непосредственно на вскрышных породах,  от-

носимых к группе потенциально плодородных.

Наиболее распространен  первый вариант, используемый для восстановления

земель под пашню.  В этом случае на спланированную поверхность  нарушенной

территории наносят  гумусированный почвенный слой мощностью 30-50  см. Луч-

шими подстилающими породами являются лессы и лессовидные суглинки. В пер-

вые годы освоения обычно выращивают многолетние бобовые  травы  (люцерну,

донник, люпин, красный  клевер и т.д.). Они дают высокий  урожай и способствуют

относительно быстрому восстановлению плодородия почвы.  После трав выращи-

вают зерновые и кормовые культуры, наиболее продуктивные в данной местности.

Достигаемые при этом урожаи близки к собираемым на старопахотных землях или

превышают их, особенно при мощных насыпных слоях (до 80-90 см).

Одной из важных задач  биологической рекультивации является восстанов-

ление структуры,  физических,  агрохимических,  физико-химических и других

свойств нанесенной почвы,  ее гомогенности. Последнюю создают,  применяя ору-

дия роторного типа (плуги, фрезы, комбинированные), глубокую обработку земли с

последующим дискованием и культивацией. В некоторых странах после дискования и

культивации мульчируют поверхностный слой соломой, корой, золой, хворостом. Также

благоприятно влияет на восстановление свойств почвы  орошение.

В последние годы разработаны  составы наносимых потенциально плодородных и

плодородных пород, в  том числе с использованием отходов  производства. В

частности,  предложена смесь для рекультивации шламохранилищ,  включающая

компоненты в следующем  массовом соотношении,  частей:  шлам-осадок очистки

бытовых и промышленных стоков – 15-20; мелкозернистый наполнитель  и алюмо-

силикатная порода – по 10-30.

Существенное значение имеют разработка и внедрение технологий ускорен-

ного образования природного слоя на рекультивируемых землях, базирующиеся на

использовании микроорганизмов.  Одна из них внедрена на гидроотвале  «Балка

Чуфичева»  площадью 420  га Лебединского ГОКа.  Здесь из поверхностного слоя

были отобраны пробы  пород,  из которых выделили несколько  видов микроорга-

низмов,  необходимых для почвообразования и жизни растений и одновременно

способных существовать в неблагоприятных условиях.  Эти микроорганизмы раз-

множили,  затем  комплексный бактериальный препарат внесли в поверхностный

слой рекультивированных территорий.

Аналогичные механизмы  внедрены на Невьянском золотодобывающем при-

иске (1993  г.)  и на Первоуральском железорудном карьере (1994  г.). В Невьянске

таким образом был рекультивирован участок на дамбе гидроотвала, сложенный из

глины и суглинков. Выяснилось, что уже на второй год  количество сапрофитовой

флоры возросло в 200 раз, азотобактерий и фосфатрастворяющих бактерий – соот-

ветственно в 18  и 2600  раз.  Увеличилось также количество видов бактерий,  рН

почвы возрос с 5,2 до 6,6. Из закисленной она превратилась в нейтральную, гораздо

более благоприятную для развития жизни.  Высаженные на ней растения дали

дружные всходы, наметился  обильный выход видов за пределы  опытных делянок.

Высота травостоя  на них достигла 70-90 см, а на контрольных  участках – 50-60 см.

Наилучшие показатели получены с овсяницей луговой, клевером ползучим и тра-

восмесью.

Мощный фактор повышения  плодородия восстанавливаемых земель с нане-

сением почвенного слоя – использование удобрений,  особенно в первые годы ос-

воения. Их дозы, а также нормы высева семян увеличиваются при этом на 30-50%

против обычных.

В остальном возделывание сельскохозяйственных культур на восстанавли-

ваемых территориях существенно не отличается от принятого на старопахотных

участках, однако большее внимание уделяется обработке почвы в начальный пери-

од освоения (на техническом  этапе рекультивации она сильно уплотняется).

Объекты рекультивации  с нанесением почвенного слоя достаточно много-

численны и в качестве основных включают в себя торфяники, внутренние отвалы,

отсыпаемые в отработанное пространство карьеров при открытой добыче полезных

ископаемых,  а также  шламохранилища обогатительных фабрик,  золоотвалы элек-

тростанций и т.п.

Торфяники являются первоочередными  объектами рекультивации, составляя

около половины всех восстанавливаемых земель.  Обычно используют отработан-

ные участки фрезерной добычи торфа.  Их рекультивируют под пахотные и сено-

косно-пастбищные угодья,  коллективные сады.  При проведении необходимых аг-

ротехнических и мелиоративных мероприятий, внесении извести для раскисления

почвы и удобрений  за несколько лет на рекультивированных территориях бывших

торфяников добиваются хороших урожаев различных культур  (зерновых,  овощей,

картофеля, многолетних  трав и т.п.).

Другие категории  нарушенных земель по химическому составу  и физиче-

ским свойствам менее пригодны для вовлечения в хозяйственную деятельность.

Это становится возможным лишь при проведении всего комплекса восстанови-

тельных мероприятий. В частности,  для улучшения  агрономических свойств при-

меняют посев и  запашку сидеральных культур с одновременным внесением торфа,

минеральных и органических удобрений, выращивание многолетних  бобовых трав.

Один из наиболее трудных  объектов рекультивации –  отвалы,  сложенные

породами с резко  выраженными фитотоксическим действием,  в частности суль-

фид- и углесодержащие. При наличии таких пород перед нанесением на них поч-

венного слоя применяют  экранирование поверхности карбонатными материалами.

Достаточная толщина  экрана равна ~20 см, но общая высота корнеобитаемого

пространства должна составлять не менее 80 см. На шахтных отвалах во многих слу-

чаях работа начинается с покрытия токсичной породы  «замковым»  слоем глини-

стого состава,  отсекающим зону корневой системы растений от контакта с фито-

фобным материалом. Далее поверх замкового слоя создается почвенный горизонт.

Шламохранилища обогатительных фабрик и золоотвалы ТЭС являются од-

ним из наиболее опасных  источников загрязнения окружающей среды. Однако для

них также разработаны  приемы биологической рекультивации.

Шламохранилища обогатительных фабрик подразделяют на фитотоксичные

и нетоксичные. Их вовлекают  в оборот в основном как сенокосные угодья. Фито-

токсичные шламы рекомендуется  закрывать экраном из песка или  гравия,  других

нейтральных пород  (высота 0,4 м)  и наносить на него потенциально плодородные

материалы мощностью 0,5-0,8 м. На нетоксичных шламохранилищах обычно огра-

ничиваются покрытием из потенциально плодородной породы.

На рекультивированных золоотвалах выращивают полевые  и кормовые

культуры, создают  сенокосы. В первом случае восстанавливаемую  поверхность по-

крывают потенциально плодородной породой слоем 0,4-0,5 м с последующим на-

несением 0,2 м плодородной  почвы торфа или ила очистных сооружений. При ор-

ганизации сенокосов поверхность золоотвала покрывают слоем в 20  см потенци-