11). Количественные характеристики неоднородности почвенного покрова

12). Концепция точного земледелия

технологии, которые, наиболее важны в концепции Точного Земледелия

1. 1. отбор почвенных образцов по регулярной сетке 2. 2. дифференцированное внесение удобрений на основе подробной карты агрохимобследования 3. 3. система параллельного вождения и автопилот 4. 4. Мониторинг урожайности (составление карт урожайности) [ 5. 5. Мониторинг развития посевов с помощью оптических датчиков 6. 6. Дифференцированное внесение азотных удобрений в виде подкормки на основании карт(снимков) биомассы 7. 7. Мониторинг вредителей и засоренности посевов (с фиксированием координат пятен засоренности) 8. 8. Дифференцированное внесение средств защиты растений на основе мониторинга 9. 9. Точный (дифференцированный) полив

«Точное земледелие - такой тип сельско­хозяйственного производства, при котором увеличивается количество правильных (корректных) решений на единицу площади земли за едини­цу времени с соответствующим чистым экономическим эффектом».

В основе научной концепции точного земледелия лежат представления о существовании неоднородностей в пределах одного поля. Для оценки и детектирования этих неоднородностей используются новейшие технологии, такие как системы глобального позиционирования (GPS, ГЛОНАСС), специальные датчики, аэрофотоснимки и снимки со спутников, а также специальные программы для агроменеджмента на базе геоинформационных систем (ГИС). Собранные данные используются для планирования высева, расчёта норм внесения удобрений и средств защиты растений (СЗР), более точного предсказания урожайности и финансового планирования. Данная концепция требует обязательно принимать во внимание локальные особенности почвы/климатические условия. В отдельных случаях это может позволить легче установить локальные причины болезней или уплотнений.

На среднем западе США точное земледелие ассоциируется не с концепцией устойчивого земледелия но с мейнстримом в агробизнесе, который стремится максимизировать прибыль^, производя затраты только на удобрение тех участков поля, где удобрения действительно необходимы. Следуя этим идеям агропроизводители применяют технологии переменного или дифференцированного внесения удобрений на тех участках поля, которые идентифицированы с помощью GPS-приёмников^[ и где потребность в определённой норме удобрений выявлена агротехнологом при помощи карт агрохимобследования и урожайности. Поэтому в некоторых участках поля норма внесения или опрыскивания становится меньше средней, происходит перераспределение удобрений в пользу участков, где норма должна быть выше, и, тем самым, оптимизируется внесение удобрений.

Точное земледелие может применяться для улучшения состояния полей и агроменеджмента, по нескольким направлениям:

• агрономическое: с учётом реальных потребностей культуры в удобрениях совершенствуется агропроизводство

• техническое: совершеннее тайм-менеджмент на уровне хозяйства (в том числе, улучшается планирование сельскохозяйственных операций)

• экологическое: сокращается негативное воздействие сельхозпроизводства на окружающую среду (более точная оценка потребностей культуры в азотных удобрениях приводит к ограничению применения и разбрасывания азотных удобрений)

• экономическое: рост производительности и/или сокращение затрат повышают эффективность агробизнеса (в том числе, сокращаются затраты на внесение азотных удобрений)

Электронная запись и хранение истории полевых работ и урожаев может помочь как при последующем принятии решений, так и при составлении специальной отчётности о производственном цикле, которая всё чаще требуется законодательством развитых стран.

Этапы и технологии

Точное земледелие можно подразделить на четыре этапа, которым соответствуют технологии, позволяющие выявить неоднородности в пределах поля.

Координатная привязка данных

Координатная привязка поля, иначе говоря, электронная карта даёт возможность агроменеджеру сохранить результаты анализа почвы в виде слоя электронной карты. Также могут быть и другие слои: предшествующие культуры, удельное сопротивление почвы, кислотность, грансостав и иные. Существует два способа изготовления электронных карт:

• оцифровка контуров методом объезда полей с GPS-приемником на автомобиле или тракторе;

• выделение и оцифровка границ полей по растровым аэрофотоснимкам либо космическим снимкам (данным дистанционного зондирования Земли из космоса). При этом растровый снимок, который подвергается векторизации, должен быть правильно откорректирован и обладать приемлемым разрешением, в противном случае качество векторизации или оцифровки полей по снимку будет неудовлетворительным.

Описание неоднородностей

Неоднородности внутри поля и от поля к полю зависят от ряда факторов: погодных явлений и климата (дождь, засуха и т.п.), характеристик почвы (грансостав, мощность гумусового слоя, обеспеченность азотом...), способов обработки почвы (нулевая обработка, минимальная обработка), а также засорённости полей и заселённости их болезнями и патогенами. Показатели-константы, главным образом, относящиеся к характеристикам почвы, дают информацию о базовых экологических постоянных. Точечные показатели позволяют отслеживать состояние культуры и биомассы, например, понять, насколько та или иная болезнь влияет на развитие культуры и урожайность, страдает ли культура от недостатка воды, нехватки азота в почве, либо от поражённости какой-либо болезнью, повреждена ли она заморозками и тому подобное. Эта информация может поступать с метеостанций, а также из других источников (сенсоров электропроводности почвы, космических снимков, экспертная оценка агронома и т.д.). Измерение электроповодности почвы, совмещённое с анализом механического и химического состава почвы, позволяет создать точную карту агроэкологических условий.

Принятие решений - две стратегии учёта неоднородностей

Используя карты агрофизико-химических показателей почвы агроменеджер может реализовать две стратегии для оптимизации затрат:

• основываясь на анализе статических индикаторов (почвенных показателей, электропроводности, истории полей и т.д.) в течение фазы развития культуры спрогнозировать затраты (прогностический подход);

• контролирующий подход, когда информация от статических индикаторов регулярно обновляется в течение фазы развития культуры в результате:

  • отбора образцов: взвешивания биомассы, измерения содержания хлорофилла в листьях, взвешивания плодов, и т.д.;

  • дистанционного определения параметров: температуры (воздуха/почвы), влажности (воздуха/почвы/листвы), скорости и направления ветра, диаметра стеблей;

  • контактного детектирования: возимые сенсоры биомассы; потребуется объезд полей по контурам;

  • аэро- или космо-съёмки (дистанционного зондирования): обработка мульти-спектрального снимка для выделения биофизических параметров культуры.

На современном этапе принимаемые управленческие решения могут основываться на моделях, описывающих процесс их принятия (симуляторы фаз развития культур и модели рекомендуемых мероприятий для сохранения заданных параметров в каждой фазе), но конкретное решение агроменеджер принимает самостоятельно, исходя из поддержания баланса экономических и экологических целей.

Практика работы с неоднородностями

Новые информационные и коммуникационные технологии позволяют легко и обоснованно управлять культурами на уровне поля. Принятие решений в сфере современного сельскохозяйственного производства требует специальной техники и машин, которые бы поддерживали технологии переменного внесения (VRT), например, переменного дозирования семян либо дифференцированного внесения удобрений и средств защиты растений (VRA). Для внедрения точного земледелия необходимо следующее оборудование (установленное на тракторах, опрыскивателях, комбайнах и т.п.):

• система позиционирования (например, на основе двухсистемных навигационных спутниковых приемников GPS/GLONASS, которые с высокой точностью позволяют определить местоположение на земной поверхности);

• географическая информационная система (ГИС), т.е. программное обеспечение, которое интегрирует все доступные данные в разных форматах, в слоях и из различных источников, включая данные с различных датчиков и экспертные оценки агронома;

• оборудование для переменного дозирования (интегрированное в сеялку, разбрасыватель, опрыскиватель).

13).экологические проблемы при с/х. виды рекультивации

Современное состояние и эколого- экономических проблем в сельскохозяйственном производстве

Тысячелетиями считалось, что сельское хозяйство является другом природы. Оно ближе к природе по своей сущности, широко использует силы природы непосредственно в производственном процессе и, казалось бы, более других отраслей экономики заинтересовано в том, чтобы природа была чистой, живой, плодотворной. Но в прошедшем столетии за короткий срок положение изменилось коренным образом. В результате внедрения в сельское хозяйство индустриальных методов производства изменилось соотношение сил между природой и сельскохозяйственной отраслью экономики. Применение сложной и тяжелой машинной техники, химизация и мелиорация земель, концентрация производства, особенно в животноводстве, сделали природ} весьма уязвимой перед лицом современного сельскохозяйственного производителя.

В современных условиях развития сельского хозяйства его отрицательное воздействие на природу во многих случаях становится более серьезным, чем влияние других отраслей общественного производства. Именно с развитием сельского хозяйства связаны рост дефицитности водных ресурсов на обширных территориях нашей страны, уменьшение видового разнообразия растительного и животного мира, засоление, заболачивание и истощение почв, накопление в почве и воде ряда особо стойких и опасных загрязнителей природной среды.

Традиционно считалось, что основными нарушителями природного равновесия являются промышленность и транспорт, а возможное вредное влияние сельского хозяйства на окружающую среду недооценивалось. Однако еще в 60-х годах на первое место по загрязнению выдвинулось сельское хозяйство. Это связано с двумя обстоятельствами. Первое - это строительство животноводческих ферм и комплексов, отсутствии какой-либо очистки образующихся навозосодержащих отходов и их утилизации; и второе - нарушение норм и правил применения минеральных удобрений и ядохимикатов, которые вместе с дождевыми потоками и подземными водами попадают в реки и озера, нанося серьезный ущерб бассейнам крупных рек, их рыбным запасам и растительности. Поэтому в сфере общественного производства серьезным источником загрязнения окружающей среды, наряду с промышленностью и транспортом, становится и сельское хозяйство.

Эффективность сельскохозяйственного производства, темпы его роста зависят от состояния почв, а также от правильной организации мероприятий по их охране. Однако в настоящее время состояние земель Российской Федерации, находящихся в сфере сельскохозяйственной деятельности, остается неудовлетворительным. Проводимые в стране преобразования земельных отношений, отразившись на динамике структуры земельного фонда, не привели к улучшению использования земель, снижению неблагоприятных антропогенных воздействий на почвенный покров, вызывающих процессы деградации почв сельскохозяйственных и иных угодий или способствующих их развитию.

В составе сельскохозяйственных угодий России более 116 млн. га занимают эрозионно-опасные и подверженные водной и ветровой эрозии земли, в том числе эродированные (53,6 млн. га). Каждый третий гектар пашни и пастбищ является эродированным и нуждается в осуществлении мер зашиты от деградационных процессов[1].

В последние годы площадь земель сельскохозяйственного назначения сократилась на 7,9 млн. га. В структуре сельскохозяйственных угодий сохраняется устойчивая тенденция к сокращению площади пашни и росту за счет этого площади залежных земель. Утрата значительных площадей продуктивных сельскохозяйственных угодий обусловлена в основном недостатками их хозяйственного использования, сложной экономической ситуацией, не позволяющей в полной мере осуществлять работы по сохранению и повышению плодородия почв и улучшению культуртехнического состояния земель, а также продолжающимся их изъятием для несельскохозяйственных нужд.

Из сферы сельскохозяйственного производства в результате деградации, перевода под другие виды использования исключались площади наиболее ценных земель, а взамен выбывших в сельскохозяйственный оборот включались преимущественно земли низкого продуктивного потенциала. Оценить в каких-либо натуральных или стоимостных показателях масштабы потерь для сельскохозяйственного производства наиболее ценных в природно-хозяйственном отношении земель не представляется возможным, поскольку в официальную статистическую отчетность не включаются сведения о почвенном покрове этих земель. Особую тревогу вызывает состояние мелиорированных земель. Сохраняется тенденция роста земель с неблагоприятной мелиоративной обстановкой и снижения их продуктивности.

Однако потенциальные возможности увеличения сельскохозяйственного производства за счет освоения пригодных для сельского хозяйства земель значительно уменьшаются. В современных условиях, как свидетельствует статистика, происходит постоянное сокращение сельскохозяйственных земель и особенно пашни на душу населения. Обострение данной проблемы связано с тем, что развитие научно-технического прогресса сопровождается чрезмерным использованием сельскохозяйственных земель, в том числе почв, под строительство промышленных и других объектов, для нужд транспорта и других несельскохозяйственных целей. Тенденция сокращения площади сельскохозяйственных угодий имеет глобальный характер.

Ухудшение качественного состояния земли - явление тревожное и трудноустранимое. Разрушение плодородного почвенного слоя, истощение, заболачивание, загрязнение, засоление земель, зарастание их сорняками, неправильная распашка в условиях ветровой и водной эрозии могут не только надолго вывести землю из - сельскохозяйственного оборота, но и нарушить длительные экологические связи, изменить водный баланс, привести к уничтожению животного мира, истощению лесов, опустыниванию, а в больших масштабах и в перспективе - к частичному изменению климата. Все это вызывает необходимость рационального использования и особой охраны земель, предоставленных для нужд сельского хозяйства, а также предназначенных и вообще пригодных для этих целей.

Агропромышленный комплекс в современных условиях продолжает быть основным загрязнителем земель и других элементов окружающей среды: отходы и сточные воды животноводческих комплексов, ферм и птицефабрик, использование ядохимикатов и пестицидов, перерабатывающая промышленность, ослабление производственной и технологической дисциплины, трудности осуществления контроля на сельскохозяйственных объектах, разбросанных на обширных территориях, - все это приводит к тому, что состояние земли и всей окружающей среды в сельской местности, согласно государственным докладам об охране окружающей среды, остается тревожным, ряд регионов обладают признаками зон чрезвычайной экологической ситуации или экологического бедствия.

Развитие животноводства на промышленной основе, создание прочной кормовой базы, расширение отгонных пастбищ, большая концентрация поголовья скота на ограниченной площади, изменение традиционных форм его содержания обусловливают необходимость использования большого количества воды из рек, озер и других водных объектов, что оказывает существенное влияние на состояние самих водоемов и окружающей среды в целом. Как известно, промышленное животноводство - один из самых крупных водопотребителей. Например, на производство 1 м3 молока требуется 5 м3 воды, 1 тонны мяса - 20 тыс. м3.

Санитарно-гигиенические условия на фермах также в основном поддерживаются с помощью воды: для мытья животных, очистки помещений и их дезинфекций, подготовки кормов, мытья посуды и аппаратуры, гидросмыва навоза и т.д. Количество стоков животноводческих комплексов составляет от 250 до 3000 тонн в сутки (от 90 тыс. до 1 млн. тонн в год). Вместе с тем с возрастанием потребления воды для нужд животноводства увеличивается сброс навозосодержащих сточных вод в водоемы, в результате чего они загрязняются и утрачивают свои полезные свойства. Даже сброс небольших доз неочищенных навозосодержащих сточных вод от животноводческих ферм и комплексов вызывает массовые заморы рыбы и причиняет значительный экономический ущерб. Поэтому интенсивное и разностороннее воздействие сельского хозяйства на окружающую среду объясняется не только растущим потреблением природных ресурсов, необходимых для непрерывного роста аграрного производства, но и образованием значительных отходов и сточных вод от животноводческих ферм, комплексов, птицефабрик и других сельскохозяйственных объектов.

Крупные животноводческие комплексы и птицефабрики в современных условиях остаются самыми вредными загрязнителями окружающей среды. Общий объем отбросов животноводства в крупных странах измеряется миллиардами тонн. На скотооткормочной площадке, где, например, 10 тыс. голов скота, ежедневно накапливается до 200 тонн навоза. Например, один только свиноводческий комплекс на 100 тыс. голов или комплекс крупного рогатого скота на 35 тыс. голов могут дать загрязнение, равное загрязнению окружающей среды, производимому крупным промышленным центром с населением 400-500 тыс. человек.

Осуществляемые преобразования, изменение форм собственности и хозяйствования в агропромышленном комплексе не сопровождались в последние годы расширением применения природоохранных и ресурсосберегающих технологий. В результате основные показатели, характеризующие воздействие отрасли на окружающую среду, за последние годы существенно не улучшились, экологическая обстановка в ряде регионов остается неблагополучной, а загрязнение окружающей среды - высоким.

За последние годы сокращение поголовья скота и птицы несколько снизило негативное влияние животноводства на окружающую среду. В результате сокращения поголовья скота объем стоков от животноводческих комплексов и птицефабрик уменьшился более чем на 50 млн. тонн или на 12%. Практически без очистки сбрасываются сточные воды животноводческих комплексов и других сельскохозяйственных объектов. Большинство очистных сооружений (78,5%) не отвечают нормативным требованиям. Неэффективная работа очистных сооружений обусловлена устаревшими технологиями очистки сточных вод и изношенностью оборудования.

Предприятиями сельского хозяйства выброшено в атмосферу более 25,58 тыс. тонн загрязняющих веществ. Химическому и биологическому загрязнению атмосферного воздуха в значительной мере способствуют также недостаточно отработанные технологии на промышленно-животноводческих комплексах и птицефабриках. Источниками загрязнения атмосферы являются помещения для содержания скота, откормочные площадки, навозохранилища, биологические пруды, пруды-накопители сточных вод, поля фильтрации, поля орошения. В зоне животноводческих комплексов и птицефабрик атмосферный воздух загрязнен микроорганизмами, пылью, аммиаком и другими продуктами жизнедеятельности животных, часто обладающими неприятными запахами (свыше 45 различных веществ). Эти запахи могут распространяться на значительном расстоянии (до 10 км), особенно от свинокомплексов.

Значительное место в загрязнении окружающей среды в сельском хозяйстве в настоящее время принадлежит химическим соединениям и препаратам, используемым для борьбы с различными вредителями, болезнями и сорняками в сельском хозяйстве. Применение минеральных удобрений и химических средств защиты растений в целях повышения урожайности сельскохозяйственных культур заострили экологическую проблему. Агрохимизация, в отличие от загрязнения природы отходами промышленного производства, является целенаправленной деятельностью.

Удобрения и пестициды через почву загрязняют продукты питания, что сказывается на здоровье человека. Это в конечном итоге сказывается на состоянии окружающей среды в целом и представляет потенциальную опасность для здоровья людей. Сокращение поставок и объемов применения пестицидов в последние годы привело к существенному снижению загрязнения ими водоисточников, почв и растениеводческой продукции. Однако потенциальную угрозу для окружающей среды представляют запрещенные, непригодные для дальнейшего использования пестициды, объекты хранения и применения ядохимикатов. Складские помещения, используемые для хранения ядохимикатов, в том числе и запрещенных к применению, зачастую находятся в аварийном состоянии либо не приспособлены для этих целей. Свыше 30% хозяйств в Российской Федерации не располагают специализированными площадками для заправки техники, протравливания семян и мойки транспортных средств. Особую опасность представляет загрязнение окружающей среды в результате нарушения правил хранения, транспортировки и применения минеральных удобрений и пестицидов.

Рекультивация (лат. re — приставка, обозначающая возобновление или повторность действия; cultivo — обрабатываю, возделываю) — комплекс работ по экологическому и экономическому восстановлению земель и водоёмов, плодородие которых в результате человеческой деятельности существенно снизилось. Целью проведения рекультивации является улучшение условий окружающей среды, восстановление продуктивности нарушенных земель и водоёмов.

Причины возникновения нарушенных земель и водоёмов

Виды деятельности человека, в результате которых может возникать потребность в проведении рекультивации земель и водоёмов:

• хозяйственная деятельность

  • добыча полезных ископаемых, особенно открытая разработка месторождений;

  • вырубка лесов;

  • возникновение свалок;

  • строительство городов;

  • создание гидросооружений и аналогичных объектов;

• проведение военных испытаний, в том числе испытаний ядерного оружия.

Два основных этапа рекультивации

Работы по рекультивации обычно имеют два основных этапа — технический и биологический. На техническом этапе проводится корректировка ландшафта (засыпка рвов, траншей, ям, впадин, провалов грунта, разравнивание и террасирование промышленных терриконов), создаются гидротехнические и мелиоративные сооружения, осуществляется захоронение токсичных отходов, производится нанесение плодородного слоя почвы. В результате осуществляются образование территории. На биологическом этапе проводятся агротехнические работы, целью которых является улучшение свойств почвы^[1].

Направления рекультивации земель

В зависимости от тех целей, которые ставятся при рекультивации земель, различают следующие направления рекультивации земель:

• природоохранное направление;

• рекреационное направление;

• сельскохозяйственное направление;

  • растениеводческое направление;

  • сенокосно-пастбищное направление;

• лесохозяйственное направление;

• водохозяйственное направление.

Рекультивация земель включает в себя: 

• осуществление проектно-изыскательных работ: почвенных и других полевых исследований, лабораторных анализов, картографирования;

• работы по снятию, транспортировке, селективной выемке, складированию, плодородного слоя почвы;

• планировку (выравнивание) поверхности, выполаживание, террасирование откосов, отвалов и бортов карьеров;

• нанесение на рекультивируемые земли потенциально плодородных пород и плодородного слоя;

• ликвидацию послепосадочных явлений;

• очистку рекультивируемой территории от производственных отходов;

• внесение химического мелиоранта, органических и минеральных удобрений, бактериального препарата;

• предпосевную подготовку почвы, посев семян фитомелиоративных растений;

• другие работы, предусмотренные проектом рекультивации, в зависимости от характера нарушения земель и дальнейшего использования рекультивированных участков.

Растения, используемые при рекультивации

Среди растений, используемых для повышения качества земель, в первую очередь можно назвать травянистых представителей семейства Бобовые, которые способны фиксировать атмосферный азот. К примеру, в Австралии для рекультивации территорий угольных шахт используется Клитория тройчатая (Clitoria ternatea). Ещё одно растение, активно применяемое при рекультивации земель, — Тополь чёрный (Populus nigra).

14). Сельскохозяйственная рекультивация

Рекультивация земель – это комплекс инженерно-технических, мелиоративных, агротехнических и других мероприятий, направленных на восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды. Это важнейший вид природоохранной деятельности по восстановлению функционирования и плодородия нарушенных земель. При рекультивации земель решаются такие основные задачи: 1. Выполнение комплекса работ для максимального возобновления производительности земель, затронутых при добывании полезных ископаемых. 2. Компенсация убытков, нанесенных сельскому и лесному хозяйству при разработке месторождений полезных ископаемых. 3. Предотвращение вредного влияния подработанных земель на окружающую среду. 4. Сохранение продуктивных земель для сельскохозяйственного производства. Создание на землях, нарушенных промышленностью, сельско­хозяйственных угодий может вестись в двух направлениях:

• на грунтах (субстратах), свойства которых улучшаются путем покрытия их гумусовым слоем почв («землевание»);

• непосредственно на грунтах (субстратах), складированных в отвалы.

Выбор способа подготовки земель для биологической рекуль­тивации в сельскохозяйственных целях должен решаться на основе тщательного экономического анализа, с учетом агрохимических особенностей пород, складируемых в отвалы, и категории их пригодности для сельскохозяйственных культур. Восстановление для сельскохозяйственных целей территорий, сложенных потенциально плодородными грунтами, возможно без нанесения гумусового слоя почв при условии применения минеральных удобрений и посева кормовых культур типа многолетних трав. Применение специальных севооборотов, удобрений и других агротехнических мероприятий будет способствовать пре­вращению стерильных отвальных земель в плодородные почвы. Нанесение на поверх­ность отвалов гумусированного слоя почвы или пригодных для выращивания растений грунтов разной мощности, так называемое «землевание», является одним из наиболее распространенных способов улучшения грунтов (субстратов) для сельскохозяйственного освоения Мощность наносимого на по­верхность отвалов слоя почвы или потенциально плодородного грунта будет зависеть от типа грунтов, формирующих поверх­ностные слои отвалов. Однако следует учесть, что при нанесении на поверхность отвалов мощных слоев почвы или потенциально плодородного грунта, для растений создается искусственный, как правило, плодородный корнеобитаемый слой. Подстилающая его горная порода изолируется от участия в про­цессах начального почвообразования, обеспечения растения ми­неральным питанием и влагой. Функция же растений как био­логического фактора, определяющего направление почвообразо­вательного процесса, сводится к улучшению нанесенного слоя, а не грунтов (субстратов), образующих отвал. Отечественная и зарубежная практика рекультивационных работ располагает определенным опытом проведения сельско­хозяйственной рекультивации при условии так называемого «минимального землевания», обеспечивающего наибольшую экономическую эффективность этих работ. Так, для создания растительного покрова сенокосного типа и использования на золоотвалах тепловых электростанций (II класс отвалов) ока­залось достаточным применение почвенного слоя мощностью от 1—5 до 10 см. Подобные же результаты получены для отвалов красного шлама и других отвалов предприятий цветной метал­лургии и шламовых полей горнообогатительных комбинатов черной металлургии.  Доказано, что в условиях «минимального землевания», при посеве соответ­ствующего ассортимента растений формируются высокопродук­тивные растительные сообщества, по запасу фитомассы равные, а в некоторых случаях превосходящие естественные зональные растительные сообщества. Корневые системы растений проникают значительно глубже, чем толщина нанесенного слоя, скрепляя и обогащая органическим веществом частицы грунта. Для осуществления мероприятий по восстановлению плодородия нарушенных земель требуется мелиоративный период, после которого рекультивуруемые земли вовлекаются в интенсивное сельскохозяйственное использование. В течение этого периода насыпные почвогрунты необходимо обогатить элементами питания, улучшить их структурное состояние, активизоровать биологические процессы путем посева культур- мелиорантов, внесения рекомендуемых доз удобрения в сочетании с соответствующей обработкой с целью дальнейшего их использования в сельском хозяйстве  3.2.1. Подбор культур-мелиорантов Необходимым условием успеха работ по восстановлению нарушенных территорий для сельскохозяйственных целей является правильно подобранный ассортимент растений. В течении мелиоративного периода на рекультивированных землях необходимо возделывать такие культуры, которые будучи сами нетребовательны к условиям произрастания, давали сравнительно высокий урожай и повышали бы плодородие почв. При подборе культур для того или иного почвенного объекта нужно не только всесторонне изучать его физико-химические и другие свойства, но и знать требования растений. Выполненные к настоящему времени исследования показывают, что далеко не все виды высших растений могут нормально расти и развиваться в условиях специфической экологической среды субстратов промышленных отвалов. Так, для установления ассортимента видов, пригодных для фитомелиорации золоотвалов, было испытано более 230 видов, из которых признано пригодными для указанной цели 30. Столь же специфичны и отвалы, возникающие при открытой добыче полезных ископаемых. Для условий Кузбасса, например, из 34 видов деревьев и ку­старников, высаженных на отвалах, сложенных аргиллитами, алевролитами и песчаниками, оказались безусловно пригод­ными 8 видов. Остальные либо плохо приживаются вообще либо для своего нормального развития требуют проведения агротехни­ческих мероприятий. Зерновые культуры, более требовательные к усло­виям почвенного питания, чем многолетние травы, требуют и более тщательной подготовки площадей. Такие культуры как пшеница, рожь, овес, ячмень, кукуруза, просо, сорго, гречка, подсолнечник, арбузы, не могут хорошо развиваться на породах, которые содержат мало азота и фосфора, в то время как чина, горох менее привередливы к горным породам. Они обеспечивают более высокую продуктивность, хотя их урожайность ниже, чем на зональных почвах. В то же время многолетние травы (люцерна, эспарцет, донник) на этих породах дают удовлетворительные урожаи, которые при внесении удобрений оказываются даже выше, чем на старопахотных участках с южными и обыкновенными черноземами.  Ценной особенностью многолетних трав как мелиорантов, является их способность обогащать почву азотом. Благодаря живущим на их корнях азотфиксирующим бактериям, бобовые травы способны накапливать в почве до 100-200 кг/га соединений азота. Многолетние бобовые травы положительно воздействуют и на физические свойства почвы, в частности улучшают их структурное состояние. Корневая система многолетних трав рыхлит почву и извлекает из ее глубоких горизонтов труднодоступные для других растений питательные элементы, обогащает почву органическими веществами, усиливает жизнедеятельность полезных микроорганизмов, закрепляет пахотный слой и защищает его от водной и ветровой эрозии. После отмирания корневая система многолетних бобовых трав оставляет в почве большое количество свежего биологически активного вещества. Все вышесказанное дает право считать бобовые травы незаменимыми культурами–мелиорантами освоительного периода.  3.2.2 Применение севооборотов Чрезвычайно важную роль в рекультивации земель играет севооборот, под которым, прежде всего понимают научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур, Это обусловлено его многосторонним влиянием на плодородие нарушенных земель и урожай сельскохозяйственных культур, улучшением физико-химических свойств почв и пород, водного и пищевого режимов, микробиологической и ферментативной деятельностью почв, снижением вреда от сорняков, болезней и вредителей. Сельскохозяйственной практикой доказано, что ни один агротехнический фактор не влияет так сильно на свойства почвы и урожай культур, как севооборот. В сочетании с культурными сенокосами, пастбищами и лесными насаждениями севообороты формируют определенный ландшафт местности, благоприятный для всей флоры, фауны и роста урожайности возделываемых культур. При рекультивации земель севооборот представляет собой важное организующее начало. На его основе строятся системы удобрений и обработки почвы, а также мероприятий по защите растений. Бессистемное, беспорядочное проведение мероприятий приводит к низкой продуктивности и запущенности поля. На высокую эффективность севооборотов на рекультивируемых землях указывают многие исследователи. При подборе сельскохозяйственных культур и разработке мелиоративных севооборотов учитываются специфика технического этапа и характер рекультивацнонного слоя (мощность, содержание гумуса и подвижных питательных веществ, физико-химические и водно-физические свойства и др.), а также принимаются во внимание климатические условия. Как правило, освоение рекультивированных земель начинается с 3—4-летнего выращивания многолетних трав с запахиванием зеленой массы как сидерата. В случае, если техническим этапом не предусмотрено нанесение гумусированного слоя почвы и рекультивационный слой представлен потенциально плодородными породами, мелиоративные севообороты включают 6 - 10-летнее возделывание эвритрофных многолетних бобовых трав, нетребовательных к поч­венному плодородию (состав травосмесей устанавливают в со­ответствии с зональными особенностями). Нормы высева семян многолетних трав увеличиваются на 50%. 3.2.3 Внесение удобрений В мелиоративный период освоения рекультивированные почвы улучшают свои свойства, но по продуктивности без применения специальных приемов агротехники и удобрений они не могут сравниваться с почвами естественного сложения. Недостаток питательных веществ в верхнем горизонте почвы пополняется за счет органических и минеральных удобрений. Внесение удобрений является эффективным приемом, усиливающим окультуривание нарушенных земель. Вносимые удобрения активизируют биологические процессы, способствуют улучшению физических свойств почвы.  В результате взаимодействия органических и минеральных удобрений с почвой улучшаются условия корневого питания растений. Развитая корневая система обеспечивает растениям в засушливый период снабжение водой из нижних горизонтов, что вызывает меньшую изреженность травостоя и повышает его продуктивность. При выращивании многолетних трав из минеральных удобрений преимущество необходимо отдавать фосфорным а затем азотным удобрениям, удобрения эффективны только в сочетании с азотным и фосфорными соединениями. Норма их внесения увеличивается в 1,5-2 раза, если рекультивированный участок покрыт плодородным слоем почвы, и в 2-4 разы, если она покрыта породами, которые имеют потенциальное плодородие. Навоз вносят из расчета не меньшее 60 тонн на гектар рекультивированных земель.  Важно при внесении удобрений учитывать их формы. Из фосфорных удобрений лучшей формой на рекультивированных землях является двойной суперфосфат, из азотных сульфат аммония, из калитных – 40% каменная соль. Перечисленные выше формы удобрений хорошо растворяются в воде и относительно легко усваиваются растениями. Систематическое внесение сульфата аммония и двойственного суперфосфата приводит к слабому подкислению почвенного раствора, следовательно, происходит нейтрализация щелочной реакции насыпных почво – грунтов. При рекультивации земель можно использовать биоактивные препараты – гуматы (отходы обогащения и использования бурых углей). Внесение биоактивных препаратов в количестве 5-50 т/га в комплексе с минеральными удобрениями по своему действию заменяют гумус. Стабилизация микробиологической жизни почвогрунта практически происходит за 1 год, а полное восстановление плодородия происходит через 3-4 года. ^ 3.3 Лесная рекультивация. Лесохозяйственное направление предусматривался в случаях, когда экономически нецелесообразно проводить сельскохозяйственную рекультивацию или создание лесонасаждений является приоритетным (в рекреационных или санитарно-гигиенических целях). Возможность биологического освоения территорий без нанесения на них слоя почвы, а лишь с применением в отдельных случаях биологиче­ской или химической мелиорации, обеспечивает более широкую популярность лесной рекультивации.  Назначение искусственных лесных насаждений на восстанавливаемых территориях различно. В зависимости от местных условий может предусматривается создание хозяйственных, эксплуатационных, противоэрозионных, водорегулирующих, ветрозащитных насаждений, а также насаждений охотничьих хозяйств, лесов паркового типа и др. В районах с недостаточной влажностью искусственные лесопосадки служат источником регулирования водного режима, в малолесных районах — увеличивают лесистость, а также выполняют функцию полезащитных насаждений на рекультивируемых в сельскохозяйственных целях террито­риях, создавая живые изгороди вокруг полей. Необходимость проведения лесной рекультивации во многих случаях обуслов­лена резким уменьшением лесопокрытой площади в районах деятельности горных предприятий.  Как правило, основной целью лесной ре­культивации в промышленных районах является создание лесов озеленительного назначения для улучшения неблагоприятных условий окружающей среды. И только в более отдаленной перс­пективе возможен перевод таких насаждений в категорию промышленных. ^ Лесохозяйственное направление целесообразно применять в лесной зоне при рекультивации отвалов, сложенных пригодными и малопригодными породами. В последнем случае перед лесопосад­ками проводят мелиорацию пород, улучшающих их физико-хими­ческие свойства, и специальные агротехнические мероприятия.  К настоящему времени в мировой литературе опубликовано достаточно большое число данных, освещающих вопрос лесной рекультивации отвалов разных типов. Преобладающая часть работ выполнена на отвалах, образованных при добыче угля, меньшая — железной руды, руд цветных металлов и отвдлах нерудных ископаемых. Независимо от цели создания искусст­венных лесопосадок и от типа отвалов, на которых планируется проведение этих работ, исследователи сталкиваются с необхо­димостью решения общих вопросов. Из них в первую очередь — оценка лесопригодности грунтов, складируемых в отвалы, подбор ассортимента видов древесных и кустарниковых растений в зависимости от свойств пород, формы и высоты отвалов, кру­тизны и экспозиции склонов и других условий. В районах с недостаточным количеством атмосферных осадков следует предусматривать полив насаждений, не допуская смыва от­вальных пород и нанесенного плодородного слоя почвы и потен­циально плодородных пород. Одновременно с поливом необходи­мо подкармливать растения азотом и фосфором.

Требования к рекультивации земель при сельскохозяйственном направлении При сельскохозяйственном направлении рекультивации земель для достижения уровня их плодородия, близкого к зональным почвам прилегающих (окружающих) участков, необходимо: произвести отбор участков нарушенных земель по рельефу, размеру, наличию плодородного слоя почвы или (и) потен­циально плодородных пород, пригодных для биологической ре­культивации; спланировать участки нарушенных земель с соблюдением допустимых уклонов и ликвидацией замкнутых понижений; стремиться, чтобы форма каждого рекультивируемого участка была близкой к прямоугольной, обеспечивающей производительное использование современной техники при выполне­нии сельскохозяйственных работ; создавать рекультивационный слой с заданными параметра­ми, включая нанесение плодородного слоя почвы потенциально плодородных пород, а также (при необходимости) экранирую­щего (капилляропрерывающего или водонепроницаемого) слоя. Нанесение плодородного слоя почвы и потенциально плодо­родных пород при создании пашни и многолетних насаждений нужно производить с соблюдением следующих требований: не допускать нанесения плодородного слоя почвы непосред­ственно на породу, не пригодную по химическому составу и фи­зическим свойствам (ГОСТ 17.5.1.03—86); покрытие рекультивируемой поверхности почвенным слоем или потенциально плодородными породами проводить не ранее, чем через 1,5—2 года на отвалах, формируемых по бестранс­портной системе, и не ранее, чем через год на бульдозерных и экскаваторных отвалах (срок нанесения плодородного слоя мо­жет быть изменен на основании экспериментальных данных ис­ходя из конкретных условий разработки месторождения, глуби­ны выемки, состава пород и т. д.); мощность наносимого плодородного слоя почв должна опре­деляться свойствами подстилающих пород, экспозицией участка, намечаемым использованием и другими условиями. Например, для выращивания технических и овощных культур мощность плодородного слоя принимается в зависимости от природно-климатических условий: для зерновых колосовых — 70—80 см, многолетних и однолетних трав — 30—50 см. При создании плодовых насаждений на рекультивируемых землях слой плодородной почвы или потенциально плодородной поро­ды вносится в посадочные ямы объемом не менее 1 м³. 2.4.2 Требования к рекультивации земель при лесохозяйственном направлении При наличии непригодных горных пород должен создаваться рекультивационный слой, благоприятный для выращивания лесных культур. Мощ­ность и структура рекультивационного слоя должна опреде­ляться в зависимости от свойств горных пород, типа водного режима, который установится после окончания планировочных и мелиоративных работ, а также планируемых лесных насаж­дений. При отсыпке многоярусных отвалов поверхностный слой откосов и берм необходимо формировать из мелкозернистого нетоксичного материала, пригодного для произрастания травя­нистой, древесной и кустарниковой растительности. Участки, подготавливаемые для посадки леса, должны быть полностью или частично спланированными, откосы отвалов стабильными. В зависимости от условий отвалообразования и целей облесения может производиться сплошное выполаживание откосов отвалов и бортов выемок или их террасирование; в случае необходимости должен производиться ремонт рекультивированных площадей. При создании лесонасаждений эксплуатационного типа рельеф поверхности рекультивируемых отвалов должен быть рав­нинно-волнистым, без замкнутых понижений, умеренно расчле­ненным с углами откосов, не допускающими развития эрозионных процессов и позволяющими применять почвообрабатывающие, лесопосадочные и другие машины. В лесопосадках, особенно расположенных вблизи населен­ных пунктов и сельскохозяйственных угодий, необходимо предусматривать противопожарные мероприятия, в частности, создание насаждений смешанного типа. В крупных массивах хвойных и лиственных культур проводятся противопожарные мероприятия, общепринятые в лесном хозяйстве. Участки траншей, не заполненных отвальными породами после отработки карьерных полей, должны быть использованы под противопожарные водоемы с оборудованием водозаборных зон и подъездов к ним.