Биологическая рекультивация нарушенных земель

Содержание

Введение

1. Общие положения  рекультивации нарушенных земель

2. Технологии биологической рекультивации

3.Сельскохозяйственное  направление биологической рекультивации

4. Лесохозяйственное  направление биологической рекультивации

Литература 

Введение

Рекультивация  в нашей стране рассматривается как одно из важнейшихнаправлений в охране природных и в том числе земельных ресурсов.

Много ценных угодий выбывает из-за выделения значительных территорий под объекты промышленности, инфраструктуры городов. За всю историю человеческое общество потеряла 200 млн га естественных угодий для аграрного использования. Сейчас ежегодно для несельскохозяйственных нужд отводится 5-7 милл га, для индустриальных целей изъято около 50 млн га, пригодных для сельского хозяйства. На перспективу для несельскохозяйственных пользователей нужно 19 милл га, в том числе 30% сельскохозяйственных угодий. Наибольшие массивы теряются при строительстве гидроэлектростанций,  торфяных  и  горнорудных разработках, .

Площади таких земель в 100 раз превышают собственно площадь, занятую разработками. В дальнейшем из сельскохозяйственного оборота изыматься еще больше земель, поскольку растет добыча угля и руды открытым способом, строительство железных и автомобильных дорог, аэродромов, хранилищ, мелиоративных систем и т.п. Для обеспечения минимальных потребностей сельской местности в дорогах с твердым покрытием их надо построить около 400 тыс. км.

Рекультивация земель занимает важное место в системе мер по охране почвы и естественной среды в условиях интенсивной хозяйственной деятельности человека. Чем шире размах строительства, освоения новых районов, тем больше значение своевременной и полноценной рекультивации земель.

 

1.Общие положения рекультивациинарушенныхземель

Рекультивация   земель  - комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народохозяйственной ценности нарушенных земель, атакже на улучшение условий окружающей среды. На действующих предприятиях, связанных с нарушением  земель ,рекультивационные работы должныбыть неотъемлемой частью технологических процессов,

Направления  рекультивации : определенное целевое использование рекультивированных  земель  в народном хозяйстве, :

- сельско-хозяйственное - создание на нарушенных землях сельскохозяйственных угодий(пашен, сенокосов, пастбищ и др.);

- лесохозяйственное - создание лесных насаждений различного типа;

- рыбохозяйственное - создание в понижениях техногенного рельефа рыбоводческих водоемов;

- водохозяйственное - создание в понижениях техногенного рельефа водоемов различного назначения;

- рекреационное - создание на нарушенных  землях  объектов отдыха;

- санитарно-гигиеническое, которое предусматривает биологическую или техническую консервацию нарушенных  земель , оказывающих отрицательное воздействие на окружающую среду,  рекультивация  которых для хозяйственного использованияэкономически не эффективна;

- строительное - приведение нарушенных  земель в состояние, пригодное для промышленного и гражданского строительства.

Технический этап  рекультивации  - этап  рекультивации   земель , включающий их подготовку для последующего целевого использования в народномхозяйстве, .

Стадии  технического этапа  рекультивации   - Планировка. Формирование откосов. Снятие, транспортировка и нанесение почв и потенциально плодородных пород на рекультивируемые  земли . Строительство дорог, гидротехнических и мелиоративных сооружений и др.

Основные  типы нарушенных промышленностью земель :

1. Нарушенные  земли горнодобывающей промышленности:

- промышленные  отвалы, образованные при добыче  железной руды;

- промышленные  отвалы, образованные при добыче  медной руды;

- промышленные  отвалы, образованные при добыче  угля;

- глубокий (до 500 м) угольный разрез.

2. Нарушенные земли предприятий перерабатывающей промышленности:

- золоотвалы (шлакоотвалы)  тепловых электростанций, работающих  навысокозольных углях;

- шламохранилища  после обогащения железной руды  и руд цветных металлов;

- отвалы отходов  литейного производства. 

Рекультивация  проводится в 3 этапа на территориях, нарушенных открытыми горными работами :

Этап I - подготовительный. Обследование и типизация нарушенных территорий, изучение специфики условий, определение направления рекультивации.

Этап II - горнотехнический. Рациональное формирование поверхностиотвалов и карьеров.

Этап III - биологическая  рекультивация . Сюда входит окончательное восстановление плодородия и биологической продуктивности нарушенных  земель,создание сельскохозяйственных и лесохозяйственных угодий, разведение рыбыв водоемах, дичи в созданных лесах, т. е., иными словами, создание культурфитоценозов различного назначения.

 

 

 

2.Технологии биологической  рекультивации 

Биологический этап  рекультивации  - этап  рекультивации   земель, включающий мероприятия по восстановлению их плодородия, осуществляемые после технической  рекультивации  . К нему относится комплекс агротехнических ифитомелиоративных мероприятий, направленных на возобновление флоры ифауны.

Особую ценность имеют работы по биологической  рекультивации  в техслучаях, когда нарушенными оказываются бывшие сельскохозяйственные угодья.

Наметившиеся  тенденции к сокращению площади  пашни, приходящейсяна душу населения при одновременном увеличении его численности, ставитпроблему сохранения и восстановления  земель  для сельскохозяйственных нуждв число первоочередных.

Далеко не все виды высших растений могут нормально расти  и развиваться в условиях специфической  среды субстратов промышленных отвалов . Так, для установления ассортимента видов, пригодныхдля фитомелиорациизолоотвалов, было испытано более 230 видов, а засоленных красных шламов - 160 видов, из которых признано пригодными для указанной цели соответственно 30 и 8. Столь же специфичны по экологическим условиям и отвалы, возникающие при открытой добыче полезных ископаемых.

Для облесения отвалов  целесообразно использовать олиготрофные виды,т. е. виды малотребовательные к  плодородию почвы (например, сосна обыкновенная, береза бородавчатая и др.). Наличие  симбиотических отношений междудревесными растениями (сосна, лиственница, березы) и микоризообразующимигрибами или между бобовыми травянистыми видами (клевером, люцерной,донником и др.) и клубеньковыми бактериями способствует улучшению ростарастений в неблагоприятных условиях среды .

Олиготрофность видов, а  также их засухоустойчивость и солеустойчивость являются важными характеристиками при выборе ассортимента видовкак для лесной, так и для сельскохозяйственной  рекультивации .

Надо учитывать и дополнительный экологический фактор - такой, как загрязнение атмосферы промышленными выбросами. У растений отсутствуюткакие-либо специальные механизмы приспособления к таким факторам среды,они эволюционно не выработаны, так как бурный рост видов загрязнения и ихинтенсивности наблюдается во второй половине XX в.Как правило, растения, устойчивые к действию одного загрязнителя, поражаются другими ингредиентами промышленных выбросов. Отсутствие растений, комплексно устойчивых к загрязненной атмосфере, заставляет индивидуально подходить к подбору ассортимента видов для данных условий.

Наибольший эффект биологической  рекультивации  может быть получен при использовании видов широкой экологической амплитуды, способных в короткийсрок сформировать высокопродуктивное растительное сообщество .

Помимо разработки биологических  аспектов проблемы, возникает необходимость  решения вопросов, относящихся к  области опытно-агрономическихисследований (норма высева - 3-4-кратная, смешанные  или одновидовые посевы, способы посевов и посадок, гидропосев и т. д.).

Гидропосев  имеет определенные преимущества перед  обычным способомпосева, особенно при укреплении отвалов и бортов карьеров от водной и ветровой эрозии, где возможности механизации работ ограничены или очень трудоемки .

Сельскохозяйственные  угодья на отвалах могут создаваться  двумя способами:

- на грунтах  (субстратах), свойства которых улучшаются  путем покрытияих гумусированным слоем почв;

- непосредственно  на грунтах, складированных в  отвалы.

Грунты (субстраты) отвалов в своем большинстве малопригодны для роста и развития растений, т. е. грунты и субстраты отвалов не обладают основнымсвойством почв - эффективным плодородием.

           В.В. Докучаев писал, что следует разуметь под почвой исключительнотолько те дневные и близкие к ним горизонты горных пород, все равно каких,которые были более или менее естественно изменены взаимным влиянием воды, воздуха и различного вида организмов - живых и мертвых. Где этого условия нет, там нет и естественных почв, а есть или искусственная смесь, или чисто горная порода .

Одним из наиболее распространенных способов улучшения  грунтов (субстратов) для сельскохозяйственного  освоения является так называемое землевание, т. е. нанесение на поверхность отвалов  гумусированного слоя почвыили пригодных для выращивания растений грунтов разной мощности. Так, рядисследователей считают, что этот слой должен быть 0,5-1,0 м. По мнению других - 1,5-2,0 м. Можно представить, во сколько раз подорожает горнотехнический этап  рекультивации . Да и не везде можно найти такое количество плодородной почвы для нанесения.

Эксперименты  доказали, что во многих случаях  бывает достаточно 35-40 см. Но и при таком слое затраты значительны.При токсичных породах (например, сульфидсодержащих) землевания бывает недостаточно. Требуется экранировать эти грунты глинистыми породамислоем 15-20 см для создания водоупора, чтобы токсичные вещества не поступали в плодородный слой. Эта мощность в условиях промывного типа водногорежима достаточна, в условиях выпотного необходимо ее увеличение до 2-3 м .

Если подобрать  соответствующий ассортимент культур  и применить технологию внесения трех норм NPK или микробиологического  препарата (технология ВНИИОСуголь МУП СССР, г. Пермь), можно добиться хороших результатов без землевания или с минимальным землеванием.

Например, ВНИИОСуголь  в Кизеловском угольном бассейне в 1970-х гг.разработал и внедрил  технологию ускоренной биологической  рекультивации (Красавин, Хорошавин, Катаева, 1982; 1985; 1988), которая предусматривала:

1) нанесение  на поверхность отвалов обезвреженных  бытовых осадков силовых площадок  городских очистных сооружений - бытовой осадок содержитбиогенные  элементы (азот, фосфор, калий), необходимые  для стартового развития микрофлоры, которая, в результате своей жизнедеятельности (метаболизма), оказывает стимулирующее влияние на рост и развитие высших растений;

2) внесение гуминового  препарата, полученного на основе  использованияугольных отходов  и культуры микроскопических  организмов;

3) посев смеси многолетних трав: костреца безостого, донников – белогои желтого.

Выбор указанных  растений обусловлен следующими факторами. Кострецхарактеризуется высокой биоэкологической устойчивостью, обладает мощнойкорневой системой, хорошо задерживает влагу и устойчив к вымерзанию; донник выбран как растение, способствующее накоплению азота в почвогрунтах.

В отвальный  грунт вносятся микроорганизмы, которые  участвуют в процессах превращения азота и фосфора, т. е. переводят азот и фосфор из труднодоступных в доступные для растений формы, а также способствуют разрушению минералов и тем самым почвообразовательному процессу. В период всходов и кущения рекультивируемые участки инокулируются комплексом микроорганизмов, которые образуют и выделяют различные органические вещества,аминокислоты и витамины, крайне необходимые растениям в период всходов икущения.

Эта ускоренная  рекультивация  дала положительный результат: рН средывозрос с 2-3 до 7, вес сырой биомассы на опытных участках с инокулятом составил 195,4 ц/га.Широкое внедрение в практику данного способа позволит повысить плодородие отвальной породы, в более короткие сроки создать на шахтных отвалахустойчивые биогеоценозы без нанесения плодородного слоя почвы.

Многолетние травянистые  растения должны возделываться с первых летпосле окончания формирования поверхности отвалов. Это доказано работаминемецких, чешских и других исследователей. Вместе с формированием значительной фитомассы, подземная часть которой обогащает грунты перегноем,многолетние травы препятствуют эрозии грунтов. Это важное свойство позволяет использовать многолетние травы и при создании растительного покрова наоткосах бортов карьеров