Биологический этап рекультивации земель (биологическая рекультивация) – этап рекультивации земель, включающий комплекс агротехнических и фитомелиоративных мероприятий по восстановлению плодородия нарушенных земель. Нарушенные земли – земли, утратившие в связи с их нарушением первоначальную хозяйственную ценность и являющиеся источником отрицательного воздействия на окружающую среду [1].
Для восстановления нарушенных земель используются различные методы биологической рекультивации, но в условиях Севера для этапа биологической рекультивации нужно подходить с научной точки зрения, так как климатическая условия суровее, чем в других регионах России, зима продолжительностью восемь месяцев, летний период два месяца. В таких условиях для цветения и распыления растениями семян недостаточно.
Для проведения биологической рекультивации применяются, разрабатывают различные методы, учитывая природные факторы данной территории, местности, участка.
Вопросы о рекультивации нарушенных горнодобывающими предприятиями территорий ставились еще 100–150 лет назад, сначала в государствах Европы, Америки, а затем и в Советском Союзе. После Второй мировой войны проблема охватила многие страны и превратилась в целое направление – рекультивацию земель [2].
В других странах биологическая рекультивация проводится при поддержке охраны природы, а также при большом финансировании, как в США в 1995 г. [3].
В Кабардино-Балкарской Республике для проведения биологической рекультивации проводят различные мелиоративные работы. Нанесение плодородного слоя дает возможность создать продуктивные сельхозугодия. При целевой разработке соответствующих рекомендаций нарушенные земли могут быть использованы для создания садов и огородов. Необходимо принимать во внимание, что распространение растительности на нарушенных землях служит ясным и простым показателем их потенциальной способности произрастать в данных условиях [4, 5].
Цель исследования: Изучить и рассмотреть необходимость биологической рекультивации в суровых климатических условиях Якутии.
Материалы и методы исследования
Работы по изучению растительности начались с 1990-х гг. с отвалов пустых пород алмазного карьера «Мир». Геоботаниками была проведена классификация техногенной растительности. Разработки проектов биологического этапа рекультивации начались с 1990-х гг., когда предприятия АК «АЛРОСА» стали предлагать договорные работы по проектам рекультивации совместно с Институтом «ЯкутНИПРОАЛМАЗ». В это же время начались опытно-экспериментальные работы по биологической рекультивации отвалов пустых пород карьеров, а также хвостохранилищ [6].
Предприятиями АК «АЛРОСА» на 1 января 2002 г. нарушено всего 10232,1719 га земель. Почти все эти земли (97,9 %) на территории Мирнинского улуса. За 2001 г. нарушено 924,28 га, что на 598,735 га больше, чем в 2000 г. Рекультивировано в 2001 г. 170,085 га отработанных земель – на 62,115 га больше, чем в 2000 г. На рекультивационные работы в 2001 г. затрачено 1,35 млн руб. Компания в 2001 г. заключила договор с Институтом прикладной экологии Севера на разработку рекомендаций по рекультивации отвалов [7]. Первые работы по биологической рекультивации были начаты на отвалах россыпных месторождений алмазов месторождения «Биллях», потом Институтом прикладной экологии Севера в 2002 г. отвал № 6 карьера «Мир» был частично отсыпан вскрышными породами из водораздельного галечника. На поверхности отвала были посажены кустарники, саженцы шиповника, семена травянистых растений [8].
Также на отвалах разреза «Нерюнгринский» (угольное месторождение) опыты биологической рекультивации начались с 2005 г. В 2006–2007 гг. по рекомендациям Института прикладной экологии Севера на ООО «Заречье» были посажены саженцы древесно-кустарниковых растений [9].
В 2010 г. по договору между АК «АЛРОСА» и СВФУ (Договор № 1239 от 09.07.2010 г.) по выявлению эффективных методов биологической рекультивации были проведены опытно-экспериментальные работы на отвалах Айхальского ГОКа [10].
В дальнейшем продолжаются работы по биологической рекультивации на территории Мирнинского района, охватывая отвалы карьера «Мир», хвостохранилища и иные нарушенные алмазодобывающими предприятиями Якутии земли.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты проведенных работ Институтом прикладной экологии Севера очень важны, так работа, проведенная на отвалах карьера «Мир» в 2002 по 2006 гг., дала высокий результат по рекультивации, результаты работы появились в 2005 г., отвал расцвел, растения прижились (рис. 1).
Рис. 1. После проведения рекультивационных работ 2002–2006 гг.
Работы на отвалах карьера «Айхал» в 2010 г. показывают выбор эффективных методов биологической рекультивации в условиях Крайнего Севера. В этой работе заложены 7 опытно-экспериментальных площадок – «Применение старики (ветоши)», «Применение метода гидропосева» (в двух повторностях на поверхности и на откосах отвала), «Применение биоматов», «Применение осадков канализационно-очистных сооружений (КОС)», «Применение конского навоза», «Применение смеси перегноя и песка», а также «Фоновый участок». Авторы выделили несколько перспективных способов с точки зрения географической, научной, экономической стороны и по доступности материалов – это способы «Применение осадков канализационно-очистных сооружений (КОС)» (рис. 2), «Применение гидропосева» (рис. 3) и «Применение старики» (рис. 4).
2010 г. 2012 г.
Рис. 2. Стадии работ на опытной площадке по использованию осадков КОС
2011 г. 2012 г.
Рис. 3. Метод «Применение гидропосева»
Рис. 4. Вид опытных площадок в июне (а) и августе (б, в) 2011 г. «Применение старики»
Способ «Применение осадков канализационно-очистных сооружений (КОС)» – это применение осадков фекалия с посадкой смеси семян различных многолетних трав. Участок размером 10х10 м, год работы дал самые высокие результаты по проективному покрытию и по видовому составу. Результаты исследования, проективное покрытие составляет 50 %, видовой состав 50 %, средняя высота травостоя 30 см.
Способ «Применение гидропосева». Гидропосев является новым способом посева семян разных трав при помощи гидросеялки. В его состав входят – смесь из семян трав, мульчирующий материал (целлюлоза или древесные волокна, как правило, и редко опилки, солома), для нашего опыта мы использовали крахмал, также экологически безопасный краситель, гидрогель, закрепитель, синтетические волокона, улучшители почвы и удобрений. Закрепитель используется для связывания компонентов состава между собой. Гидрогель используется для накопления влаги и последующей отдачи её почве. Мульча окрашена, и при нанесении на территорию ее видно, что полезно для ровного распределения мульчи. Этой смесью покрывают земельный участок. Гидросеялкой можно обработать даже очень сложные участки рельефа – это откосы, выемки, насыпи, участки без растительного грунта, где затруднён посев другими способами. Результаты исследования: проективное покрытие составляет 25 %, видовой состав 7 растений, средняя высота травостоя 15 см. Гидропосев был также применен на откосе отвала, площадка с размером 10х10 м. По результатам августа 2015 г. проективное покрытие составляет 70 %, средняя высота травостоя составляет 25–30 см, количество произраставших ив увеличилось.
Способ «Применение старики», где посев семян различных трав (однолетних и многолетних) сопровождался покрытием сверху стaрикой (ветошью) – это укосы прошлогодней травы, собранные по долине р. Сохсолох, затем немножко подсыпали песок, для того чтобы удерживал старику. Деляны удобрили аммофоской в дозе 100 кг/га д.в. Результаты исследования: проективное покрытие составляет 40 %, видовой состав 8 растений, средняя высота травостоя 35 см.
По данным Государственных докладов с 2001 г. по 2013 г. видно, что на рекультивационные работы выделяется больше средств и усилий, и с течением времени рекультивированные территории увеличиваются (рис. 5).
Выводы
Таким образом, в условиях Севера биологическая рекультивация нарушенных земель необходима, так как самозарастание растительности медленное, чтоб ускорить самозарастание нарушенных земель, необходимы эффективные методы и способы биологической рекультивации с учетом растительности произрастающих в определенных территориях и самым важным являются природные условия региона. Разрабатывая эффективные способы биологической рекультивации, можно улучшить качество восстанавливаемых земель и ускорить восстановление нашей природы. Идет ускорение самозарастания нарушенной земли.
Рис. 5. Показатели рекультивационных работ с 2001 по 2013 гг.
В настоящее время проведение биологической рекультивации изучено и изучается мало. Со временем восстановление нарушенных земель в условиях Севера будет эффективным и качественным. Правильно направленные рекультивационные работы дают отличные результаты по ускорению самозарастания и усвоению растительности на нарушенных землях. По конечным результатам разрабатываются новые методы с учетом физико-географических характеристик региона.
Способ «Применение осадков канализационно-очистных сооружений (КОС)» результаты исследования: проективное покрытие составляет 50 %, видовой состав 50 %, средняя высота травостоя 30 см. Способ «Применение гидропосева» результаты исследования: проективное покрытие составляет 25 %, видовой состав 7 растений, средняя высота травостоя 15 см. Гидропосев был также применен на откосе отвала, площадка размером 10х10 м. По результатам августа 2015 г. проективное покрытие составляет 70 %, средняя высота травостоя составляет 25–30 см, количество произраставших ив увеличилось. Способ «Применение старики», результаты исследования: проективное покрытие составляет 40 %, видовой состав 8 растений, средняя высота травостоя 35 см. Таким образом, подтверждается увеличение проективного покрытия, видового состава, и высоты травостоя на опытных площадках с течением времени.