Биологическая рекультивация нарушенных земель. Монография

ВВЕДЕНИЕ

Необходимость разработки и проведения мероприятий по рекультивации нарушенных участков земель, регламентируется федеральным законодательством Российской Федерации.

В соответствии со ст.37 Закона «Об охране окружающей среды» п.3: «При осуществлении строительства и реконструкции зданий, строений, сооружений и иных объектов принимаются меры по охране окружающей среды, восстановлению природной среды, рекультивации земель, благоустройству территорий в соответствии с законодательством Российской Федерации».

Земельный кодекс Российской Федерации в ст. 13 «Содержание охраны земель» под п.1.6. декларирует обязанность, возложенную на землепользователей, землевладельцев и арендаторов земельных участков, «...проводить мероприятия по рекультивации нарушенных земель, восстановлению плодородия почв, своевременному вовлечению земель в оборот».

Мировой опыт показывает, что за последние десятилетия в сельском хозяйстве произошли качественные изменения аграрных технологий, которые позволяют стабилизировать урожайность, предотвратить эрозию почв в засушливых зонах, способствовать накоплению гумуса в почве. Внедрение экологически безопасных технологий обеспечивает существенное сокращение затрат и получение экологически чистой продукции. Расширение масштабов сельскохозяйственного производства, изменение его структуры, совершенствование и усложнение технологии, как земледелия, так и животноводства сменили стереотип сельского хозяйства как естественно-природного процесса на антропогенный.

4

Однако в целом для планеты развитие сельского хозяйства в ближайшей перспективе так и будет определяться наличием природного базиса.

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 млн. га, для индустриальных целей изъято около 50 млн. га, пригодных для сельского хозяйства. На перспективу для несельскохозяйственных пользователей нужно 19 млн. га, в том числе 30% сельскохозяйственных угодий. Наибольшие массивы теряются при строительстве гидроэлектростанций, торфяных и горнорудных разработках (Н. Н. Соколов, 1985).

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 (Н. В. Михеев, 2019).

Для оценки сельскохозяйственной значимости природного базиса на основе определения природно-ресурсного потенциала в настоящее время

5

используется ресурсный (географический) подход, так как сложно даже для небольшой территории в идентичных единицах представить все природное богатство с учетом его количественных и качественных характеристик.

Сельскохозяйственное производство является одной из древнейших форм антропогенного воздействия на окружающую среду. До середины XIX века это воздействие носило в основном механический характер. Первичные системы земледелия базировались на подсечно-огневом способе возделывания земель, и экологические проблемы носили временной характер, поскольку, несмотря на видовые изменения, экосистемы восстанавливались естественным способом и вступали в равновесие с окружающими первичными экосистемами. Более серьезные экологические проблемы возникали в стационарных системах земледелия, сформировавшиеся в границах древних цивилизаций (Системы земледелия Ставропольского края, 1983).

Продуктивность стационарных агроэкосистем в значительной мере поддерживалась и обеспечивалась развитием ирригационных систем, террасированием склонов, селекцией сельскохозяйственных культур, созданием животноводческих ферм и др.

Качественные изменения в воздействии сельскохозяйственного производства на окружающую сферу стали происходить с середины XIX века, когда в странах Западной Европы и Северной Америки с каждым годом все больше стали применяться средства механизации и химизации. В настоящее время сельскохозяйственное производство промышленно развитых стран базируется в основном на не возобновляемых материально-энергетических ресурсах.

6

Развитие сельского хозяйства в XX веке приняло качественно иной характер в связи, с чем возникли новые экологические проблемы.

Россия имеет в этом вопросе свои национальные особенности, так как именно у нас земледелие во многом зависит от постоянно меняющихся социально-экономических условий и на большинстве территории неблагоприятных климатических условий.

Биохимические круговороты веществ в естественных экосистемах близки к замкнутому типу. Они представляют собой управляемый сложившийся биоценозом механизм улавливания, аккумуляции, перераспределения энергии организмами и почвами. Практически вся биологическая продукция в природных экосистемах остаётся, разлагается и минерализуется на поверхности и внутри почвы. Лишь небольшая её часть (3-4%) в виде органо-минеральных соединений уходит вместе с воздушными потоками и включается в геологический круговорот планеты.

При окультуривании почвы формируется особый тип почвы агроценозов, свойства и экологическая роль которых отличны от их естественных предшественников.

В первую очередь нарушается баланс выноса – поступления различных элементов питания. Как писал В.А. Ковда (1985) «В природных экосистемах растительная и животная биомасса, её прирост и опад (в расчёте на единицу времени) являются звеньями процесса аккумуляции и перераспределения солнечной энергии, фотосинтетически связанной растениями и биогенными звеньями круговорота веществ в системе - почва-вода-атмосфера».

Сама природа не предусматривает глубокой обработки почвы, т.к. сами произрастающие растения своей корневой системой рыхлят почву.

7

После отмирания микроорганизмы разрушают ткани корневой системы бывшего растения, а проложенные хода корней остаются. И по ним хорошо проникает в почву вода при выпадении осадков или при снеготаянии, по ним осуществляется связь с атмосферой, т.е. почва «дышит». Нулевая технология возделывания сельскохозяйственных культур предусматривает максимальную утилизацию растительных остатков. Чем больше растительных остатков попадает в почву, тем больше в ней будет органического вещества, которое служит пищей для почвообитающих животных и микроорганизмов. Органическое вещество растительных остатков в процессе минерализации выделяет углекислый газ, который соединяясь с водородом, образует угольную кислоту, которая обладает высокой активностью, в результате которой различные труднодоступные вещества для растений переходят в доступное состояние, что увеличивает существенно плодородие почвы (О.И. Власова, 2014).

Надо учитывать и дополнительный экологический фактор - такой, как загрязнение атмосферы промышленными выбросами. У растений отсутствуют какие-либо специальные механизмы приспособления к таким факторам среды, они эволюционно не выработаны, так как бурный рост видов загрязнения и их интенсивности 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,

8

способных в короткий срок сформировать высокопродуктивное растительное сообщество.

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

Гидропосев имеет определенные преимущества перед обычным способом посева, 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 покрытия их 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 основным свойством почв – эффективным плодородием.

В.В. Докучаев писал, что следует разуметь под почвой исключительно только 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

9

называемое землевание, т. е. нанесение на поверхность отвалов гумусированного слоя почвы или пригодных для выращивания растений грунтов разной мощности. Так, ряд исследователей 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 породами слоем 15-20 см для создания водоупора, чтобы токсичные вещества не поступали в плодородный слой. Эта мощность в условиях промывного типа водного режима достаточна, в условиях выпотного необходимо ее увеличение до 2-3 м.

Биологическая рекультивация земель полос отчуждения магистральных каналов путем посева многолетних трав имеет производственное значение и отличается слабой разработкой, как в Ставропольском крае, так и за его пределами. Такими землями заняты тысячи гектаров (на Невинномысском канале около 4000 га) и превращение их в долголетние сенокосы (пастбищное использование запрещено по санитарным соображениям) позволит дополнительно получать большое количество кормов (А. И. Голованов, 2021).

Анализ мелиоративного состояния орошаемых земель и прилегающих территорий показал, что с увеличением площади орошения в том или ином регионе, оно значительно хуже при большой их концентрации. При этом, снижение экологической устойчивости массива идет несколько быстрее, чем рост орошаемых площадей. Особенно резко

10