Горнодобывающие предприятия имеют, в большинстве случаев, довольно крупные отводы в пользовании, соответственно площадь преобразованных в результате производственной деятельности земель значительна. Проблема восстановления нарушенных при добыче полезных ископаемых земель, приведение их в состояние, пригодное для использования, предотвращение их отрицательного воздействия на окружающую среду наиболее актуальна, особенно в условиях Севера.
В условиях Западной Якутии опытно-экспериментальные работы по рекультивации нарушенных алмазодобывающей промышленностью земель проведены в основном на отвалах трубки «Мир» [1, 2, 4], трубки «Айхал» [5]. Хвостохранилище 1, 2-й очереди обогатительной фабрики N 3 Мирнинского ГОКа находится в рекреационной зоне города Мирного, и его рекультивация имеет большое значение для оздоровления экологической ситуации.
Материалы и методы исследования
На хвостохранилище 1-й очереди, где при техническом этапе были нанесены потенциально плодородные породы (ППП) и плодородный слой почвы (ПСП), начиная с 2006 года проводились опытные работы по биологической рекультивации.
По основным морфологическим признакам грунтов (гранулометрическому составу, окраске, увлажненности и уплотненности) на рекультивируемом участке выделены 3 участка.
Участок № 1 – с плодородным слоем почвы (ПСП), т.е. с органогенным субстратом. Морфологически субстрат имеет коричневато-бурую окраску, среднесуглинистый гранулометрический состав, слегка влажный, рыхлый, и местами наблюдаются фрагменты дернового горизонта (рис. 1, а).
а б в
Рис. 1. Опытные участки
Участок № 2 – с отсыпкой потенциально плодородных пород (ППП), представляющих собой вскрышные материнские породы. Морфологически субстрат имеет в основном сероватую окраску, тяжелосуглинистый гранулометрический состав, свежий, уплотненный (рис. 1, б). Поверхность сильно деформирована, наблюдается образование мелких водоемов, луж, что усложняет проведение рекультивационных работ.
Участок № 3 – нанесен субстрат, представляющий собой смесь ПСП и ППП. На поверхности эти почвогрунты имеют коричневатую окраску, супесчаный гранулометрический состав, не уплотнены и слегка влажные (рис. 1, в). Мощность нанесенных слоев местами доходит до 30 см.
Всего заложено 47 экспериментальных площадок размером 100 м2.
Из списка перспективных для биологической рекультивации видов в условиях Мирнинского района подобраны следующие, интродуцированные в Якутии, многолетние злаки: овсяница красная, кострец сорта «Аммачаан», травосмесь (пырей + волоснец) и люцерна.
Посев произведен вручную рядовым способом, дающим больше проективного покрытия травостоя и меньше доли сорняков. Ширина между рядами составляет 60 см, глубина заделки мелких семян – 1–1,5 см, а крупных – 1,5–2 см. Средняя норма посева 25 кг/га.
В качества удобрения использовали удобрение аммофос – гранулированное сложное безнитратное удобрение. Средняя доза внесения удобрений составляет 25 кг/га.
В 2013 году проведено геоботаническое обследование опытных площадок по общепринятой методике [6]. Проективное покрытие оценивалось в баллах по 5-балльной шкале [3]. Для определения продуктивности надземной фитомассы брались укосы с площади 0,1 м2 в 3-кратной повторности. Укосы в сухом состоянии разбирались по видам и взвешивались.
Результаты исследования и их обсуждение
Участок № 1.
Общее проективное покрытие растительности внутри площадок – 90 %. Количество видов – 6. Доминируют люцерна, кострец, донник. Надземная фитомасса – 42,4 ц/га.
За пределами площадок также образовались довольно продуктивные сообщества с проективным покрытием 60 % с большим разнообразием видов (количество видов – 16) и продуктивностью 24,4 ц/га (табл. 1, 4, рис. 2). Встречаются всходы лиственницы и сосны.
Таблица 1
Видовой состав растительности площадок. Участок № 1
|
Виды |
№ площадок |
|||
|
34–41 |
42–50 |
За площадкой |
За площадкой у озера |
|
|
Общее проективное покрытие, % |
90 |
90 |
60 |
60 |
|
Люцерна |
5 |
5 |
2 |
|
|
Донник белый |
3 |
1 |
1 |
1 |
|
Кострец |
2 |
3 |
+ |
5 |
|
Иван-чай узколистный |
+ |
2 |
+ |
|
|
Вика мышиный горошек |
2 |
+ |
||
|
Полынь монгольская |
1 |
+ |
||
|
Пижма обыкновенная |
+ |
+ |
||
|
Полевица |
3 |
|||
|
Лисохвост тростниковидный |
1 |
|||
|
Ячмень гривастый |
+ |
|||
|
Хвощ полевой |
+ |
|||
|
Ситник сплюснутый |
+ |
|||
|
Ива |
+ |
|||
|
Скерда кровельная |
+ |
|||
|
Болотница болотная |
+ |
+ |
||
|
Кровохлебка аптечная |
1 |
|||
|
Лапчатка гусиная |
1 |
|||
Рис. 2. Общий вид территории участка № 1
Участок 2. Общее проективное покрытие внутри площадок – 20–50 %. Количество видов – 9. Из высеянных видов обильно произрастают пырей и кострец, единично встречаются пырейник, люцерна. Надземная фитомасса 16,3 ц/га, из нее 60 %, или 9,7 ц/га занимает зеленая масса, 40 % – старика (табл. 2).
Таблица 2
Видовой состав растительности площадок. Участок № 2 (2013 г.)
|
Виды |
№ площадок |
||||||
|
21–26 |
24 |
27 |
28–30 |
32–35 |
за площ. |
за площ. |
|
|
Общее проективное покрытие, % |
40 |
50 |
50 |
30 |
20 |
единично |
5–10 |
|
Пырей ползучий |
3 |
5 |
4 |
2 |
+ |
2 |
|
|
Кострец |
2 |
+ |
2 |
1 |
3 |
||
|
Донник белый |
2 |
2 |
|||||
|
Люцерна |
+ |
||||||
|
Вика мышиный горошек |
+ |
||||||
|
Пырейник (волоснец) |
1 |
+ |
|||||
|
Марь белая |
+ |
+ |
+ |
||||
|
Марь красная |
2 |
||||||
|
Одуванчик рогоносный |
+ |
||||||
|
Бескильница Гаупта |
+ |
||||||
|
Полынь монгольская |
+ |
+ |
|||||
|
Ячмень гривастый |
+ |
+ |
|||||
|
Пижма обыкновенная |
+ |
||||||
Состояние растительности некоторых площадок неудовлетворительное: например на площадке № 22 – только старика, всходы этого года отсутствуют (рис. 3).
Рис. 3. Состояние растительности на площадках участка № 2
За пределами площадок растения встречаются единично, лишь местами проективное покрытие достигает 10 %. Произрастают кроме пырея ползучего, в основном сорные виды (рис. 3).
Начинается самовосстановление лесной древесной растительности – встречается подрост сосны (рис. 3).
Участок № 3. Общее проективное покрытие растительности внутри площадок – 50–90 %. Количество видов – 9. Доминируют люцерна и кострец – высеянные виды, остальные – внедренные, в основном – мезофиты, предпочитающие среднеувлажненные местообитания. Из высеянных видов овсяница красная выпала из травостоя (табл. 3, рис. 4). Надземная фитомасса в пределах площадок – 52,5 ц/га, из них зеленая масса – 45,7 ц/га, или 87 %, старика (ветошь) – 6,8 или 13 % (табл. 4).
За пределами площадок проективное покрытие 15–20 %. Количество видов – 11. Здесь произрастают с одинаковым обилием и высеянные виды – люцерна, кострец, и другие виды – иван-чай узколистный, ячмень гривастый, осока. Остальные виды встречаются единично. Надземная фитомасса – 23,7 ц/га.
Единично на территории зоны произрастают кустарники – ивы.
Таблица 3
Видовой состав растительности площадок. Участок № 3
|
Виды |
№ площадок |
||||||
|
6 |
7 |
8–12 |
13 |
14–17 |
за площадкой 6 |
между площадками |
|
|
Общее проективное покрытие, % |
90 |
50 |
70 |
60 |
90 |
20 |
15 |
|
Люцерна |
5 |
3 |
5 |
4 |
5 |
2 |
|
|
Кострец |
1 |
3 |
3 |
3 |
1 |
1 |
|
|
Пырей ползучий |
1 |
1 |
|||||
|
Донник белый |
+ |
+ |
|||||
|
Вика мышиный горошек |
+ |
+ |
|||||
|
Полынь монгольская |
+ |
+ |
+ |
||||
|
Смолевка ползучая |
+ |
||||||
|
Одуванчик рогоносный |
+ |
+ |
|||||
|
Ячмень гривастый |
1 |
||||||
|
Иван-чай узколистный |
+ |
2 |
1 |
||||
|
Пижма обыкновенная |
+ |
||||||
|
Осока |
1 |
||||||
|
Ива |
+ |
+ |
|||||
|
Мелколепестник едкий |
+ |
||||||
Рис. 4. Вид на территорию участка № 3
Таблица 4
Продуктивность (надземная фитомасса) по участкам, ц/га
|
№ площадок |
Участок № 3 |
Участок № 2 |
Участок № 1 |
||||||||||
|
6 |
7 |
8–12 |
13–13а |
За пл. |
24 |
21–26 |
27 |
28–30 |
32–35 |
34–41 |
42–50 |
За пл. |
|
|
Зеленая масса |
58,1 |
39,8 |
53,8 |
31,1 |
20,6 |
15,5 |
11,0 |
8,0 |
7,8 |
6,4 |
33,2 |
36,8 |
20,0 |
|
Ветошь |
12,5 |
12,9 |
1,9 |
3,1 |
6,0 |
3,1 |
11,7 |
9,0 |
2,5 |
3,6 |
11,3 |
4,4 |
|
|
Общий вес |
70,6 |
39,8 |
66,7 |
33,0 |
23,7 |
21,5 |
14,1 |
19,7 |
16,8 |
8,9 |
36,8 |
48,1 |
24,4 |
|
Среднее |
52,5 |
23,7 |
16,2 |
42,4 |
24,4 |
||||||||
Выводы
Состояние растительности рекультивированных участков следующее:
– на участке с плодородным слоем почвы (ПСП) наблюдается полное зарастание растительностью. В пределах высеянных площадок проективное покрытие – 90 %, за их пределами – 60 %. Высота травостоя 60–70 см. Количество видов – 16. Единичные всходы лиственницы и сосны.
– На участке, где нанесен субстрат, представляющий с собой смесь ПСП и ППП, – проективное покрытие растительности внутри площадок в среднем 70 %. Количество видов – 9. За пределами площадок проективное покрытие – 15–20 %. Количество видов – 11. Единично произрастают кустарники – ивы.
– На участке с отсыпкой потенциально плодородными породами (ППП). Проективное покрытие внутри площадок 20–50 %. Количество видов – 9. За пределами площадок растения встречаются единично, лишь местами проективное покрытие достигает 10 %.
На хвостохранилище при биологической рекультивации необходима отсыпка плодородным слоем или заменяющими этот слой материалами.