Технологии рекультивации и обустройство нарушенных земель в Западной и Восточной Сибири
Шрифт:
На начальном этапе полевых исследований на поверхности отвалов выбирали участки земель с незначительной густотой травянистого покрова (рис. 2.13). На этих участках мощность нанесенного почвенного слоя составила 10–15 см (рис. 2.14).
Визуальный осмотр поверхности отвалов с мощностью почв 0,1–0,2 м показал отсутствие смыкаемости надземной части растений на этих участках. На последних наблюдаются участки земель размером до 0,3х0,3 м с полным отсутствием растительности. Такие участки хорошо просматриваются на фотографиях, представленных на рис. 2.15.
На следующих этапах проведения исследований на участках с более густым травянистым покровом создавали прикопы, которые показали мощность нанесенного почвенного слоя от 0,18 до 0,4 м (рис. 2.16, 2.17). Нанесенный в ходе проведения горнотехнической рекультивации почвенный слой характеризуется содержанием
В замерах мощности ПСП использовалась чертежная линейка длиной 40 см. На всех фотографиях хорошо видно, что мощность нанесенного почвенного слоя варьирует в диапазоне 10–40 см. Пестрота вертикальной поверхности прикопов говорит о значительном засорении ПСП глинистыми фракциями, возникающем в ходе выполнения горнотехнического этапа. Содержание гумуса в подстилающих ПСП суглинках в естественно-природном состоянии находится в диапазоне 0,6–0,8 %. На фотографиях также хорошо видно, что почвенный слой лежит на вскрышных породах, перемещенных и уложенных в тело отвала. Последние представлены смесью суглинков, угольной массы, аргиллитов, алевролитов и песчаников.
Рис. 2.13. Фрагмент поверхности участка восстановленных земель с мощностью нанесенного почвенного слоя 15 см
Рис. 2.14. Фрагменты полевых работ по исследованию продуктивности земель восстановленных агроландшафтов с мощностью почвенного слоя 10–15 см: слева – вертикальные прикопы в рекультивированном почвенном слое; справа – результаты замера продуктивности рекультивированных земель
Рис. 2.15. Поверхность отвалов с участками земель без заселения их растительностью
Рис. 2.16. Фрагменты полевых работ по исследованию продуктивности земель восстановленных агроландшафтов с мощностью почвенного слоя 18–25 см: слева – вертикальные прикопы в рекультивированном почвенном слое; справа – результаты замера продуктивности рекультивированных земель
Рис. 2.17. Фрагменты полевых работ по исследованию продуктивности земель восстановленных агроландшафтов с мощностью почвенного слоя 35–40 см: слева – вертикальные прикопы в рекультивированном почвенном слое; справа – результаты замера продуктивности рекультивированных земель
Итоговые результаты исследования продуктивности земель изображены на рис. 2.18. Графическая интерпретация продуктивности рекультивированных земель высвечивает следующие тенденции в ее изменении: в диапазоне мощности нанесенного почвенного слоя с 0,1 до 0,2 м наблюдается прирост фитомассы на уровне 1,4 ц/га на каждый сантиметр увеличения мощности нанесенного почвенного слоя; увеличение мощности рекультивированного почвенного слоя на 0,1 м, т.е. с 0,21 до 0,3 м, обусловливает прирост фитомассы на уровне 2,8 ц/га на каждый сантиметр увеличения мощности нанесенного почвенного слоя; дальнейшее увеличение мощности почвенного слоя с 0,25 м до 0,4 м приводит к приросту фитомассы на 0,4 ц/га на каждый сантиметр увеличения мощности нанесенного почвенного слоя.
Для проведения сравнительного анализа изменения продуктивности земель в естественно-природном и трансформированном состояниях результаты полевых исследований совмещены на одном графике, изображенном на рис. 2.19.
Анализ графических построений высвечивает следующие тенденции в изменении продуктивности земель восстановленных агроландшафтов: темпы прироста фитомассы на землях реабилитированных агроландшафтов являются максимальными на уровне 2,1 ц/га с увеличением мощности нанесенного почвенного слоя до 0,3 м; дальнейшее увеличение мощности почвенного слоя с 0,3 до 0,4 м обусловливает незначительные темпы прироста фитомассы на уровне 0,6 ц/га. Установленные тенденции позволяют сделать вывод о том, что трансформация количественных и качественных показателей наносимого почвенного слоя в меньшую сторону приводит к резкому снижению продуктивности рекультивированных земель: при средней мощности почв 0,25 м и содержании в них гумуса на уровне 5 % их продуктивность снижается в три раза относительно продуктивности земель, находящихся в естественно-природном состоянии со средней мощностью почв 0,55 м и содержанием в них гумуса на уровне 9 %.
Рис. 2.18. Изменение продуктивности рекультивированных земель
Рис. 2.19. Изменение продуктивности земель агроландшафтов в естественно-природном состоянии и восстановленных угольным разрезом
Итак, анализ результатов полевых исследований по определению продуктивности земель показал следующее: минимальная и максимальная продуктивности земель на уровне 10–18 и 52–58 ц/га характерны для участков реабилитированных агроландшафтов с мощностью почвенного слоя 10–15 и 30–40 см; минимальная продуктивность земель в естественно-природном состоянии на уровне 60–75 ц/га характерна для черноземных почв мощностью 35–40 см;
максимальная продуктивность земель в естественно-природном состоянии на уровне 110–130 ц/га наблюдается на старопахотных землях с мощностью почвенного слоя на уровне 0,6–0,75 м.
2.3. Результаты полевых работ по исследованию геоэкологических показателей локальных ландшафтов, созданных на породных отвалах
Исследование продуктивности рекультивированных земель
На наш взгляд, научно-прикладным исследованиям по обоснованию технологий горнотехнической рекультивации, в которых производится формирование корнеобитаемого слоя для нанесения его на отвалы, обладающего высокой продуктивностью при низких затратах на работы по рекультивации, должны предшествовать полевые работы, связанные с исследованием продуктивности культурных ландшафтов, ранее созданных угольными разрезами. В этой связи такие почвенно-флористические исследования были проведены с 2008 по 2011 г. на породных отвалах угольного разреза «Бородинский», характеризующихся большим разнообразием культурных ландшафтов.
Низкая продуктивность растительности отмечена на участках со следующим строением почвообразующего слоя – во всех случаях плодородный слой почвы был нанесен на поверхность отвалов, отсыпанных алевролитами.
На дальнейших этапах проведения исследований на участках с более густым травянистым покровом создавали прикопы, которые показали мощность почвенного слоя от 0,1 до 0,4 м, нанесенного на породные отвалы, сложенные четвертичными отложениями.
Почвенный слой характеризуется содержанием гумуса в диапазоне от 4 до 6,2 % и увеличенным содержанием глинистых фракций до 55 %. Пестрота вертикальной поверхности прикопов говорит о значительном засорении ПСП глинистыми фракциями, возникающем в ходе выполнения горнотехнического этапа рекультивации. Содержание гумуса в суглинках, подстилающих ПСП, находится в диапазоне 0,4–0,6 %.
Итоговые результаты исследования продуктивности рекультивированных земель представлены на рис. 2.20.
Анализ их продуктивности высвечивает следующие тенденции в ее изменении: в диапазоне мощности почвенного слоя, нанесенного на основание из алевролитов, с 0,1 до 0,4 м наблюдается прирост веса растительности на уровне 0,33 ц/га на каждый сантиметр увеличения мощности нанесенного почвенного слоя; увеличение мощности рекультивированного почвенного слоя, нанесенного на основание из четвертичных отложений, в том же диапазоне обусловливает прирост веса растительности на уровне 0,73 ц/га на каждый сантиметр увеличения мощности нанесенного почвенного слоя. Интенсивность прироста продуктивности во всех случаях объясняется увеличением мощности почвенного слоя. Как видно из графика, структура почвообразующих пород, составляющих основу поверхности породных отвалов, обусловливает 3-кратную разницу в продуктивности восстанавливаемых земель.