4521

11

6. Характеристика участка и противоэрозионная организация территории

Цель занятия. Научиться описывать участок для целей рекультивации. В данной работе необходимо представить характеристику объекта, которая включает: название, местонахождение (район, область, регион), способ формирования, слагающую горную породу, часть нарушенной территории, площадь, крутизну откосов, высоту от поверхности земли (или глубину карьера), экспозицию склона, рельеф, вид эрозии, возраст, пригодность субстрата

для растений, степень задернения и естественного возобновления. Организация территории землепользования предусматривает правильное

определение состава и соотношения земельных угодий, обеспечение их рационального использования и защиту территорий от эрозии, антропогенного загрязнения и других неблагоприятных факторов. При этом необходимо стремиться к более полному освоению нарушенных земель.

Основой противоэрозионной организации территории является план (рис. 2), составленный с целью преобразования нарушенной территории, защиты его от неблагоприятных природных явлений (водной эрозии и дефляции, засух, суховеев, сильных ветров и т.п.), а также сохранения и восстановления прилегающих территорий.

Рис. 2. Общий вид нарушенного участка, подлежащего биологической рекультивации

12

В него входят размер и форма участка, размещение защитных лесных насаждений и трав с учетом их влияния на эрозионные процессы. Организаци- онно-хозяйственные мероприятия создают необходимые предпосылки для преобразования и восстановления нарушенных территорий путем правильного сочетания проектируемых мероприятий.

План-схема участка составляется студентом на основании показателей индивидуального задания и природно-климатических условий; намечаются границы участка, подлежащего залужению, облесению или озеленению.

Задание. Дать характеристику участка, подлежащего рекультивации и представить его план.

7. Направления рекультивации и способы восстановления объекта

Цель занятия. Уметь правильно выбрать направление рекультивации в зависимости от природно-климатических и геологических особенностей территории.

При выборе направления рекультивации необходимо учитывать характеристику объекта, предыдущий опыт по восстановлению аналогичных нарушенных земель данного региона, конечную цель и экономическую эффективность проводимых мероприятий.

Важным фактором при восстановлении техногенных ландшафтов является изучение способа появления, развития и распространения на них растительности: естественным, искусственным и комбинированным путями в различных сочетаниях.

Процесс естественного зарастания техногенных земель определяется их лесорастительными условиями. Чем интенсивнее он протекает, тем они более благоприятные, и в этом случае более успешно будут восстановлены, и наоборот.

Стихийно сформированные техногенные земли, как правило, естественным путем практически не зарастают в течение первых 5-20 лет. В последующие же годы в результате изменения их специфических условий зарастание протекает очень медленно и часто в нежелаемом для общества направлении. Это зависит от многих факторов: природно-климатических, механических, химических и физических свойств поверхностного слоя горных пород, рельефа, экспозиции склонов, возраста и др. Поэтому полностью рассчитывать на закрепление и облесение без вмешательства человека нельзя даже при выполнении специальных подготовительных работ на горнотехническом этапе рекультивации.

Горнотехнический этап рекультивации всегда предшествует биологическому этапу освоения техногенных земель. На нем выполняются все виды работ по общей организации территории. К ним относится уборка крупных камней и всевозможных препятствий (труб, шпал, столбов, тросов и т.д.), перекрытие токсичных горных пород или нанесение потенциально плодородных субстратов, планировка поверхности (засыпка и выполаживание промоин, ям и

13

оврагов), устройство водоотводящих валов и канав, подъездных путей и многое другое. Данные виды работ студент не включает в свои проектируемые мероприятия, но имеет в виду, что они должны быть проведены.

Подготовку площади на горнотехническом этапе желательно проводить

влетний период в сухую погоду, осенью или зимой. При этом нельзя допускать больших временных разрывов между планированием нарушенного участка и началом биологических работ. В этом случае горные породы находятся

врыхлом состоянии, почти не имеют сорной растительности, что позволяет создавать защитные насаждения без подготовки субстрата и сократить количество уходов за ними.

Взависимости от последующего использования земель, нарушенных горными разработками, возможны следующие направления биологической рекультивации: сельскохозяйственное и лесохозяйственное.

Наиболее доступным, надежным и распространенным видом восстановления нарушенных земель является искусственный способ, в частности, залужение и облесение. В зависимости от назначения выращиваются насаждения противоэрозионного, лесохозяйственного, лесопаркового направления и полезащитные лесные полосы.

Комбинированный способ восстановления нарушенных ландшафтов включает в себя процесс их естественного зарастания и применение искусственного способа посева многолетних трав и посадки древесной и кустарниковой растительности. Дополнительное введение отдельных видов растений в уже существующие естественные сообщества позволяет создавать сложные, устойчивые и многофункциональные фитоценозы.

Задание. Описать выбранное направление рекультивации и способ восстановления объекта.

8. Улучшение лесорастительных свойств вскрышных пород

Цель занятия. На основании характеристики вскрышной породы и ее пригодности к биологическому освоению уметь выбрать способ улучшения ее свойств.

Не все породы, складируемые в отвалы, являются пригодными для произрастания лесных насаждений. Вскрышные породы, представленные песками, песчано-меловыми и мело-мергельными смесями, характеризуются не- и малоблагоприятными для произрастания растений агрохимическими и водно-физическими свойствами.

Правильное формирование техноземов является основой рекультивации техногенно нарушенных земель. Существуют разные способы улучшения лесорастительных условий: землевание, пескование, формирование трехкомпонентных техноземов и др.

Землевание – нанесение растительного слоя почвы мощностью от 30 до 80 см на пески и песчано-меловые смеси. В результате формируется двухкомпонентный технозем.

14

Тяжелосуглинистый или глинистый гумусированный слой, наносимый при землевании, обладает относительно высоким плодородием (содержание гумуса – 4,0-4,5 %).

Одним из негативных факторов двухслойных субстратов является ряд отрицательных агрофизических и физико-механических свойств верхнего плодородного слоя, отличающегося бесструктурностью, низкой порозностью

(37-39 %), высокой плотностью (1,33-1,54 г/см3) и твердостью сложения (3644 кг/см2 ).

Увеличение мощности плодородного слоя до 80 см и более, с одной стороны, приводит к повышению запасов химических элементов в корнеобитаемом слое, а с другой – способствует образованию еще более плотного слоя, который слабо осваивается корнями растений.

Для улучшения лесорастительных условий мело-мергельных горных пород высокий эффект оказывает пескование – нанесение на их поверхность песка слоем 15-50 см с последующим перепахиванием или без него. При нанесении мелиоративного слоя мощностью 15-20 см и последующей механизированной обработке на глубину 30-35 см (вспашка, дискование, культивация, боронование и т.д.) происходит формирование технических грунтосмесей мелиоративного слоя и подстилающей мело-мергельной горной породы. Наносить мелиоративный слой меньшей мощности не рекомендуется. При увеличении мощности мелиоративного слоя до 40-50 см и выше происходит полное захоронение мело-мергеля.

Более перспективным способом улучшения лесорастительных условий бедных песчаных субстратов является не поверхностное нанесение плодородного слоя, а его захоронение под слоем песка или песчано-меловой смеси (с преобладанием частиц диаметром более 0,25 мм), т.е. формирование трехкомпонентных техноземов. Верхний мульчирующий слой мощностью 30-50 см предохраняет погребенный слой от потери влаги на физическое испарение и позволяет древесным породам более эффективно использовать плодородие трехкомпонентных техноземов.

Мощность погребенного плодородного слоя может колебаться от 120 см при содержании гумуса в субстрате 1 % до 25 см при содержании гумуса около 5 %. Оптимальными вариантами являются плодородные слои мощностью от 50 см при содержании гумуса в них 2,4 % до 25 см при содержании гумуса 4,9 %.

Задание. Выбрать и описать способ улучшения лесорастительных свойств горной породы (согласно заданию):

-глина келловея, четвертичный суглинок – пескование без перемеши-

вания; -мело-мергель – пескование слоем 10-15 см с последующим перемеши-

ванием;

-песчано-меловая смесь – землевание слоем 30-40 см;

-песок – трехкомпонентный технозем (30 см песок + 30 см суглинок).

15

9. Характеристика посадочного (посевного) материала для биологической рекультивации

Цель занятия. Научиться подбирать ассортимент деревьев, кустарников и трав для биологической рекультивации согласно почвенноклиматическим условиям.

На нарушенных землях выращиваются как чистые, так и смешанные насаждения. Давно известно, что смешанные насаждения имеют значительное преимущество перед чистыми. Сопутствующие породы высаживаются для улучшения состояния, роста и развития главных пород.

Самыми перспективными породами для лесной рекультивации техногенных ландшафтов следует считать азотфиксирующие породы: робинию лжеакацию, облепиху крушиновую, лох узколистный и карагану древовидную. Успешно применяются также тополя, клены, сосна обыкновенная.

Запроектированное насаждение должно отвечать всем требованиям по ускоренному восстановлению объекта.

Для залужения лучше всего подходят бобовые травы: эспарцет песчаный, клевер луговой и люцерна синегибридная, которые на всех вскрышных породах имеют лучшую всхожесть, рост, состояние и продуктивность. Чистые посевы злаков во многих случаях дают обильные всходы, их корневая система располагается в слое 5-21 см (у бобовых она достигает глубины более 80 см), имеют слабый рост и низкую продуктивность. Поэтому на нарушенных землях рекомендуется применять травосмеси.

Задание. Описать биологические особенности деревьев (кустарников, трав), рекомендованных для проведения биологического этапа рекультивации (ассортимент указан в задании).

10. Выбор агротехнических и лесомелиоративных приемов восстановления участка

Цель занятия. Научиться правильно выбирать агротехнику при выращивании насаждений и травосмесей на нарушенных землях.

При рекультивации ландшафтов искусственный способ залужения и создания лесных насаждений находит самое широкое распространение. В этом случае техногенные ландшафты выступают как объект лесомелиоративных работ, как новая категория лесокультурных площадей для лесной рекультивации.

Поэтому студент должен правильно запроектировать основные мероприятия по восстановлению объекта, которые будут представлены в расчет- но-технологической карте и отражены в расчетах.

Методы и способы подготовки площади

Применение агротехнических мероприятий обеспечивает перехват талых и ливневых вод, повышающих влажность субстратов; способствует повышению плодородия субстратов; препятствует развитию эрозии и дефляции, т. е. улучшает экологические условия в целом.

16

На отвалах подготовка площади определяется многими факторами и может быть самой разнообразной: без подготовки, сплошная, полосами, небольшими террасками, ямами и площадками.

Без подготовки площади возможно выращивание культур на отвалах, не заросших травянистой растительностью, из песчано-меловой смеси, меломергеля и суглинков.

На поверхностях и широких уступах отвалов, имеющих относительно ровную поверхность, а также на откосах крутизной не более 6-10° со значительной сорной растительностью возможна сплошная и полосная подготовка площади по системе зяблевой вспашки или раннего пара.

На склонах до 25о нужно создавать лесные культуры по террасам, нарезанным террасером ТР-3,0 на базе трактора ДТ-75К. На таких террасах образуется ступенчатый микрорельеф, который способствует улучшению экологических условий.

При создании лесных культур на крутых откосах (до 35-40°) хороший эффект дает посадка сеянцев по предварительно созданным терраскам. Они готовятся вручную (лопатой) шириной 30-40 см.

Техника посадки

На нарушенных землях может применяться различная техника посадки лесных культур. На относительно ровных поверхностях, на откосах крутизной 6 -80 и при нарезке террас применяется механизированная посадка; на откосах без подготовки площади и незначительных поверхностях со сложным рельефом

– ручная.

При закреплении временных нарушенных земель или постоянных со сложным рельефом и субстратами (крутые откосы, скальные породы, кварцит) широкое распространение получает гидропосев семян многолетних трав, древесных и кустарников пород (робинии лжеакации, облепихи крушиновой, караганы древовидной и др.), который дает значительный положительный эффект.

Хорошие результаты дает глубокая посадка черенков тополя в шурфы на бедных, промытых песчано-меловых грунтах (от 35 до 70 см). Для других культур рекомендуется обычная посадка, как на зональных землях.

Сроки посадки

Успех рекультивации во многом зависит от сроков посадки лесных культур. Лучшим временем является ранняя весна (до наступления полного размерзания грунта), примерно за 7-10 дней до начала общих лесокультурных работ в этом районе.

Осенняя посадка проводится во влажный период за 15-20 дней до наступления устойчивых заморозков. Ее нельзя выполнять на поверхности высоких отвалов, в верхних частях их откосов, на бортах карьеров и других экстремальных техногенных участках, а также при неблагоприятных погодных условиях.

17

Виды и возраст посадочного материала

На техногенных землях с неблагоприятными лесорастительными условиями необходимо использовать стандартный посадочный материал местного происхождения. К нему относятся 2-летние сеянцы (почти для всех пород), корневые отпрыски (для облепихи), укорененные черенки (для тополя).

Густота посадки и схемы смешения

На нарушенных землях лесные культуры следует создавать с густотой посадки на 20-50 % больше, чем на зональных почвах, т.к. в последующие годы в них наблюдается значительный отпад, вызывающий необходимость проведения дополнения посадок.

В связи с большим разнообразием лесорастительных условий размещение посадочных мест принимается в пределах 1,5-3,0 х 0,5-1,0 м. Культуры тополя на бедных грунтах рекомендуется размещать 3 х 3 м; культуры облепихи с учетом ее корнеотпрысковой способности – 5 х 5 м; для остальных пород размещение посадочных мест может быть принято 2,5 х 0,5 м.

Насаждения желательно проектировать смешанными, т.к. они имеют значительное преимущество перед чистыми. При этом в культуры нужно вводить до 30-50 % почвоулучшающих пород (облепиху крушиновую, смородину золотую, робинию лжеакацию, лох узколистный и т.д.).

Схемы смешения разрабатываются для каждого конкретного участка с учетов лесорастительных условий, а также особенностей древесных и кустарниковых пород.

Ввиду слабой приживаемости сеянцев осенью предусматривается дополнение в количестве 25 % от первоначально высаженных сеянцев. Для облепихи дополнение не проводится.

По данному занятию студент обязан привести чертеж-схему (рис. 3) размещения древесных и кустарниковых пород, их схему смешения согласно ГОСТу, применяемого в лесокультурной и лесомелиоративной практике

Лесокультурный уход за насаждениями и дополнительные приемы повышения эффективности биологической рекультивации

За лесными культурами должен проводиться тщательный уход, заклю-

чающийся в уничтожении сорняков и рыхлении площади в течение 4-5 лет до полного их смыкания. Это особенно касается участков с плодородными или потенциально плодородными породами.

19

Без уходов можно вырастить насаждения на песчано-меловых и меломергельных смесях, а также на участках с относительно плодородными грунтами, если биологическую рекультивацию проводить непосредственно за горнотехническим этапом или при небольшом (1-3 года) разрыве между ними. В противном случае требуется увеличение затрат ручного труда по уходу за насаждениями.

Для улучшения лесорастительных свойств отвальных земель и повышения эффективности лесной рекультивации возможно применении дополнительных приемов.

1.Полив является очень сложным и дорогостоящим приемом в условиях техногенных ландшафтов. Однако при наличии постоянного увлажнения энергия роста культур возрастает в 3,5-5 раз.

2.Внесение удобрений является важным агротехническим приемом при выращивании лесных культур на отвалах. Для большинства древесных

пород оптимальным является удобрение N – 35, Р2О5 – 40, К2О – 20 кг/га д.в. Задание. Запроектировать мероприятия, позволяющие создать относи-

тельно устойчивое и продуктивное насаждение.

11. Определение потребности и стоимости посадочного (посевного) материала

Цель занятия. Научиться подсчитывать количество посадочного (посевного) материала для биологического этапа рекультивации и его стоимость.

Для определения затрат, связанных с биологической рекультивацией, необходимо сначала рассчитать потребность и стоимость посадочного (посевного) материала. Для этого заполняются формы 1-3.

На основании задания, плана противоэрозионной организации нарушенной территории и запроектированных мероприятий заполняется форма 2.

Категория земель устанавливается по степени лесопригодности. Нарушенные земли относятся к IV категории.

После заполнения формы указываются основные доминирующие факторы, влияющие на состояние и рост растений на рекультивируемом участке. Их следует выбрать из рисунка 1.

Запроектированные мелиоративные фитоценозы заносятся в форму 3.

20

Форма 3 Система запроектированных мелиоративных фитоценозов (пример)

Потребность в посадочном (посевном) материале на 1 га мелиоративных фитоценозов и его стоимость рассчитываются в форме 4.

Потребность в семенах трав определяется через норму высева, а количество посадочных мест (сеянцы, саженцы, черенки) для каждой породы – через площадь питания с учетом размещения растений в ряду и протяженности участка.

Например, при запроектированном смешанном насаждении (С-С-С-Об) с размещением сосны обыкновенной 2,5 х 0,5 и облепихи крушиновой 2,5 х 3,0 м потребуется на 1 га 6,3 тыс. шт. посадочного материала: 6,0 – сосны и 0,3 – облепихи.

Известно, что у сосны отмечается слабая приживаемость сеянцев и в последующие 2-5 лет будет происходить их отпад. Поэтому необходимо обязательно предусмотреть дополнение лесных культур в количестве не менее 25 % или 1,5 тыс. шт./га. Для облепихи, наоборот, характерна отличная приживаемость посадочного материала и от него через 2-4 года после посадки пойдут распространяться корневые отпрыски. В силу этого здесь дополнение не нужно.

Стоимость посадочного и посевного материала представлена в приложении 1.

Форма 4 Потребность в посадочном (посевном) материале для создания 1 га

мелиоративных фитоценозов (пример)

В нашем случае общая сумма затрат на посадочный материал составляет около 24 тыс. рублей.

Задание. Рассчитать количество посадочного (посевного) материала для восстановления участка и его стоимость.