• при добыче нерудных строительных материалов - карьеры песка, глины, песчано-гравийных материалов;

• производстве открытых горных работ - карьерные выемки, внутренние и внешние отвалы;

• производстве подземных разработок – провалы, прогибы, терриконы;

• функционировании урбанизированных территорий - шлакоотвалы, шламонакопители, свалки твердых бытовых отходов и др.;

• проведении разведочных и изыскательских работ - участки земель с нарушенным растительным и почвенным покровом, а также загрязненные участки земель;

•  выполнении строительных и эксплуатационных работ - участки земель с частично или полностью нарушенным растительным и почвенным покровом; территории земель, подвергающиеся подтоплению, затоплению и эрозионным процессам, а также насыпи, кавальеры, отвалы, гидроотвалы и др.;

• технологических процессах при получении материалов, веществ, электрической энергии - земли, загрязненные аэрозолями и пылевыми выбросами, органическими и неорганическими веществами, радиоактивными элементами);

• сельскохозяйственном производстве - земли, загрязненные остаточным количеством пестицидов, сточными водами и удобрениями).

• Первый этап - подготовительный: обследование нарушенных территорий, определение направления рекультивации, технико-экономическое обоснование и составление проекта рекультивации.

• Второй этап - техническая рекультивация, которая в зависимости от региональных условий может включать промежуточную стадию - химическую мелиорацию. Техническую рекультивацию обычно обеспечивают предприятия, которые разрабатывают полезные ископаемые. Необходимость рекультивации земель, нарушенных карьерными разработками, оказывает большое влияние на технологию и экономические показатели разработок, включая выбор способа разработки, образования отвалов, средств механизации вскрышных и отвальных работ и средств транспортировки пород в отвалы.

• Выбор технологии технической рекультивации зависит:

• ·от вида последующего использования некультивируемых площадей

• ·мощности, объема и расстояния транспортировки плодородного слоя почвы и вскрышных пород с хорошими почвообразующими свойствами, раздельно вынимаемых и укладываемых на поверхность восстанавливаемых отвалов

• ·принятых способов разработки карьеров и формирования отвалов

• ·типа и характеристики основного оборудования, очереди разработки и скорости перемещения фронта работ

• ·равномерной загрузки оборудования в течение всего срока эксплуатации карьера

• ·свойств плодородного слоя почвы и вскрышных пород, используемых для рекультивации

• ·рельефа, климата, гидрологических и гидрогеологических условий рекультивируемой территории, господствующих геохимических процессов в данном районе до и после разработок.

• Этап технической рекультивации должен проходить в процессе эксплуатации карьера. Выполнение этого условия, во-первых, экономит затраты на разравнивание отвалов, так как работы ведут с рыхлыми свежеуложенными породами, которые требуют меньше усилий на резание и перемещение грунта; во-вторых, сокращает период освоения некультивируемых площадей, так как первое разравнивание проводят в период формирования отвалов, а второе - после частичного самоуплотнения в период рекультивации.

• Этап технической рекультивации имеет несколько стадий и включает необходимые работы по формированию рельефа местности.

• Первая стадия - селективная выемка и складирование гумусного слоя почвы и нетоксичных пород для последующего их использования при рекультивации. рекультивация порода отвал водоем

• Вторая стадия - формирование и планирование поверхности отвалов. Под отвалы в первую очередь необходимо использовать выработанное пространство карьеров, овраги и балки.

• При размещении отвалов в оврагах и балках необходимо учитывать химический и минералогический состав складируемых пород. Не рекомендуют заполнять их токсичными породами, так как последние через общую гидрологическую сеть могут загрязнять водоемы и ухудшать качество воды, вызывать угнетение или отравление фауны и флоры водоемов. Отвалы располагают в местах, которые в по-следующем не будут использованы для горных работ, на площадках, непригодных для хозяйственного использования, или с низким плодородием. Места для формирования отвалов выбирают с учетом перспективы природного и хозяйственного развития всего бассейна, области как единого целого. При формировании отвалов необходимо стремиться к созданию такого рельефа местности, который в последующем был бы безупречным в санитарном отношении, экономически эффективным и эстетически приемлемым.

• Третья стадия - формирование потенциально плодородного корнеобитаемого слоя для последующего этапа биологической мелиорации. Плодородие почвенного слоя зависит главным образом от качества вскрышных и вмещающих пород. Пригодность вскрышных и вмещающих пород для биологической рекультивации нарушенных земель определяют в соответствии с рекомендациями ГОСТ 15.5.1.03-86. Вскрышные и вмещающие породы в зависимости от их физико-химических свойств и пригодности к биологическому освоению поделены на три основные группы:- плодородные и потенциально плодородные грунты, вполне пригодные для произрастания растений- малопригодные грунты для произрастания растений, так называемые индифферентные грунты, которые можно использовать в основном под лесонасаждения- грунты непригодные для произрастания растений, как правило, фитотоксичные, для освоения которых необходимо предварительное проведение химиче-ской мелиорации.

• Третий этап восстановления нарушенных земель - биологический этап рекультивации, который осуществляют после полного завершения горнотехнического этапа. Биологический этап рекультивации состоит в восстановлении почвенного покрова. Работы этого этапа землепользователи выполняют в соответствии с предполагаемым использованием рекультивированной территории и агротехническими требованиями к почвенному покрову для возделывания конкретных сельскохозяйственных культур. В ходе биологической рекультивации обеспечивают формирование почвенного слоя, оструктуривание почвы, накопление гумуса и питательных веществ и доведение свойств почвенного покрова до состояния, отвечающего требованиям сельскохозяйственных культур, намечаемых к возделыванию.

• Наибольший интерес для ландшафтной архитектуры представляет использование в рекреационных целях карьерных выемок путём их обводнения.

• В результате добычи полезных ископаемых и минерального сырья, земли нарушаются карьерными выработками, достигающими глубины 100 м. В зависимости от положения дна карьера относительно залегания подземных вод он бывает обводненным или сухим. Добываемый в сухих карьерах материал, обычно разрабатывают землеройными машинами. А в обводненных чаще используют землесосные снаряды, грейферные экскаваторы, драглайны, канатно-ковшовые и канатно-скреперные установки.

• Обводненные карьерные выемки после прекращения их эксплуатации используют под водоемы многоцелевого назначения, сухие - под площадки для строительства, пашни, пастбища, лесонасаждения и т. д.

• Любой затопленный карьер можно превратить в среду обитания животных и растений и в прекрасное место отдыха. Затопленные карьеры, выемку грунта в которых вели без надлежащего контроля, будучи заброшенными, представляют собой опасность, и их интеграция в ландшафт силами самой природы происходит чрезвычайно медленно. Рекультивация и обустройство затопленных карьеров ускоряют этот процесс. Грунтовую воду в затопленных карьерах можно считать безупречной с санитарной точки зрения, после завершения выемки грунта она переходит в разряд поверхностных или озерных вод.

• При рекультивации и обустройстве обводненных карьеров, следует руководствоваться тем, что при производстве выемки грунта необходимо создание ровного и плоского дна. А для того, чтобы впоследствии водоем можно было использовать длительное время без значительного ухудшения качества воды, его минимальная глубина должна составлять не менее 2 м при минимальном сезонном уровне колебания воды. Мелкие водоемы быстро загрязняются и зарастают водными растениями, становясь непригодными для использования. Чем больше размеры карьера, тем больше возможностей для последующего использования его как водоема. В небольших водоемах, образовавшихся в карьерах площадью до 3 га, наиболее вероятен экологический дисбаланс, и их рекультивация менее эффективна по сравнению с рекультивацией водоемов, образуемых в крупных карьерах.

• Обустройство и формирование ландшафта будущего водоема зависят от придаваемой в плане формы карьерной выработки и уровня залегания грунтовых вод. Из условий производства работ по добыче грунтового материала карьерам стараются придать в плане, как правило, прямоугольную форму с соотношением сторон L = 2В, где L и В - длина и ширина карьера, с отведением по его периметру полосы земли для складирования в кавальерах вскрышного слоя почвы и защиты соседних земельных участков. При глубоком залегании уровня грунтовых вод после выемки грунта в таких карьерах образуются высокие и сухие склоны, недостаточно устойчивые к эрозионным процессам. Внешний вид склонов и форма их очертания плохо удовлетворяют условиям формирования ландшафта водоема. После завершения работ в таких карьерах необходимы устройство плавных сопряженных плоскостей откосов и горизонтов выработки с естественной поверхностью земли и придание овальных форм береговой линии.

• Карьерные разработки: а - форма разработки карьера в плане (прямоугольная); б - формирование извилистой береговой линии при выемке грунта в карьере

• Очертание откосов карьеров определяется их устойчивостью и возможностью использования выработанного пространства в качестве искусственного водоема.

• Для обеспечения устойчивости берегов водоема необходимо создание пологих склонов. Крутые склоны менее устойчивы и более подвержены эрозионным процессам, затруднено их озеленение, что препятствует интеграции карьера в структуру ландшафта. Пологие склоны создают в процессе выемки грунта в карьере.

• Любая доработка по превращению крутых откосов в пологие после окончания работ в карьере значительно дороже. Особенно трудно дорабатывать пологие склоны ниже уровня воды. На форму очертания откосов карьера также влияет запланированное целевое использование его как водоема; например, для водоемов, предназначенных для купания и отдыха, рекомендуется создавать более пологие склоны по сравнению с водоемами, используемыми для рыбной ловли, гребнопарусного спорта или другого назначения. Возможные профили склонов искусственных водоемов в карьерах показаны на рисунке 2.

• На границе водного пространства склоны должны быть особенно пологими, чтобы предотвратить несчастные случаи на воде и обеспечить развитие растительности, служащей для укрепления берегов. Крутизна берега в этом месте должна быть не менее т = З - 10 на расстоянии не менее 1,5 - 2 м от минимального уровня воды в зависимости от целевого назначения всего водоема или его части. На большей глубине склоны могут иметь большую крутизну, оставаясь устойчивыми дли-тельное время. Выше уровня воды береговой склон переходит в берму, устраиваемую шириной не менее 3 м на высоте не менее 1 м над максимальным уровнем воды, которую затем сопрягают с естественной поверхностью земли.

• По условиям производства работ в глубоких карьерах откосы, как правило, выполняют более крутыми, с заложением т = 1,5 - 2. В таких карьерах откосы, расположенные выше уреза воды, как правило, сухие, а при заложении т = 2 и более устойчивы по сравнению с откосами, имеющими заложение т = 1,5 и менее, при отсутствии на них сплошной древесной растительности.

• Поэтому откосы в глубоких карьерах, расположенные выше уреза воды, должны иметь заложение т = 2 и более, а при большой протяженности их прерывают бермами шириной не менее 3 м через каждые 5 м по высоте склона. Верхние края выемок на всех склонах округляют для плавного перехода в естественную поверхность земли.

• Склоны, которым придана окончательная форма, покрывают слоем почвенного грунта, снятым перед началом разработки карьера, толщиной не менее 0,15 м. Почвенным грунтом покрывают и подводные склоны в местах высадки водной растительности. После завершения формирования откосов и нанесения на них почвенного слоя проводят работы по озеленению с целью укрепления откосов (посадка растительности на линии уровня воды, а также и на высоких крутых склонах).

• Возможные профили склонов искусственных водоёмов, образуемых в карьерах (размеры в м): а и б - высокий и невысокий надводные склоны выработки; в - мелководный участок с подводным уступом и невысоким надводным склоном; г - песчаный пляж; 1 - уровень воды в водоёме; 2 - берма с окружной дорогой; 3 - промежуточная берма; 4 - плавное сопряжение склона с рельефом местности

• В противном случае возможны: эрозия и разрушение откосов под ударами волн. Фрагмент рекультивации и обустройства водоема, образованного в карьере, показан на рисунке.

• Водоём в карьере после проведения рекультивации и обустройства территории: 1 - акватория водоёма; 2 - залужение; 3 - древесно-кустарноковая растительность

• При выемке грунта в карьерах землесосными снарядами образуются крутые откосы с заложением, равным откосам естественного обрушения. Формирование береговых откосов проектных размеров и заложения землесосными снарядами практически невозможно. Поэтому при формировании откосов проектных размеров с учетом последующего использования выработанного пространства в качестве водоема грунт в береговой зоне вынимают экскаваторами, перемещая пригодный грунт в зону последующей разработки части карьера землесосными снарядами.

• При выемке грунта в карьере экскаваторами можно получить береговые откосы практически любых размеров и заложения.

• Формирование пологих береговых откосов при выемке грунта землесосами в мокрых карьерах: а - формирование пологого откоса экскаватором; б - нанесение почвенного грунта перед повышением уровня воды; 1 - форми-руемый пологий откос; 2 - уровень грунтовых вод; 3 - вынутый минеральный грунт при формировании пологого откоса экскаватором; 4 - экскаватор; 5 - временный кавальер почвенного грунта; 6 - бульдозер; 7 - частичное понижение уровня грунтовых вод в пределах забоя экскаватора; 8 - нанесение слоя почвенного грунта на сформированный откос; 9 - часть грунтового массива, разрабатываемого земснарядом.

• Деревья и кустарники, водные растения и тростник способствуют восстановлению полноценной и стабильной природной среды и обеспечивают долговременную защиту берегов и откосов от разрушения. Правильное расположение растительного покрова способствует поддержанию чистоты воды в водоеме и достижению живописного и разнообразного пространственного расчленения прибрежной территории. Примеры возможного озеленения искусственных водоемов показаны на рисунке.

• Примеры закрепления береговых склонов искусственных водоёмов озеленением: а, б и в - рекультивация неглубоких, средней глубины и глубоких карьеров; 1 - тростник; 2 - дернина; 3 - ивняк; 4 - отдельные деревья, 5 - древесно-кустарниковые насаждения.

• После завершения мокрой выемки грунта и проведения работ по рекультивации и обустройству карьер превращается в непроточный водоем искусственного происхождения. В зависимости от сезонного колебания уровня воды в искусственных водоемах и размеров береговых склонов можно выделить четыре пояса, характеризующиеся различными условиями для развития растительности.

• Подводный пояс - часть берегового склона, постоянно покрытая водой.

• Пояс переменного уровня - часть берегового склона, периодически затопляемая водой водоема. Степень увлажненности почв в этом поясе меняется в зависимости от сезонного колебания воды в водоеме и наката волн.

• Первый надводный пояс - часть берегового склона, расположенная выше максимального уровня воды в водоеме, почвы которого недосягаемы воздействию наката волн, но находятся под влиянием воздействия капиллярного поднятия грунтовых вод.

• Второй надводный пояс - часть берегового склона, расположенная выше первого надводного пояса, почвы которого недосягаемы воздействию грунтовых вод.

• Размеры каждого из поясов определяются природными условиями конкретного объекта рекультивации.

• Особое внимание при выполнении работ по закреплению береговых склонов карьера озеленением необходимо придавать формированию растительного покрова в поясе переменного уровня воды, так как эта зона наиболее подвержена воздействию волн. Озеленение в этой зоне выполняют, применяя специальные методы формирования ландшафта, создавая в первую очередь полосу тростника в прибрежной зоне, которая обеспечивает требуемую естественную защиту берега, создает условия для биологической регенерации водоема и формирует среду обитания для водоплавающих и болотных птиц. Ширина тростниковой полосы зависит от крутизны берегового склона. Более широкую полосу тростника формируют на пологих склонах. На крутых подводных откосах тростник выращивают на узкой полосе. Как правило, при создании защитной зоны из тростника растения высаживают на узкой прибрежной полосе у кромки воды, откуда тростник распространяется в обе стороны, но более интенсивно - в сторону воды.

• Часть берегового склона, расположенную выше уровня воды, закрепляют инженерно-биологическим способом - укладкой хворостяных прутьев в виде выстилок с последующей присыпкой слоем почвенного грунта. Впоследствии хворостяные прутья, находясь в зоне действия грунтовых и поверхностных вод, прорастают, образуя заросли прибрежного ивняка.

• Береговой склон, расположенный выше зоны прибрежного ивняка, крепят залужением - посевом трав по слою нанесенного по верху склона почвенного грунта и посадкой отдельных деревьев. При недостаточном количестве питательных веществ в почвах, образованных после разработки песчаных и гравийных карьеров, низкое расположение уровня грунтовых вод ограничивает выбор видового состава. В качестве посадочного материала используют саженцы дуба и березы. Водой в этом поясе растения снабжаются лишь за счет поверхностных вод атмосферных осадков.

• Наиболее трудно озеленять терриконы и золоотвалы. Устройство защитных посадок на терриконах возможно только на старых отвалах, на которых поверхностный слой породы со временем подвергался выветриванию и эрозии, а образовавшаяся мелкая зола постепенно превращалась в почву слоем от 5 до 20 см.

• Первый этап освоения поверхности терриконов - создание зернотравянистого покрова, способного оказывать влияние на почвообразовательный процесс, предотвращать пыление и вымывание мелких частиц. Посев корневищных и дерновищных многолетних злаков (пырей бескорневищный, мятлик живородящий, ковыль, степная овсяница и др.) должен производиться при предварительной планировке склонов с добавлением питательной почвы, с обязательным прикатыванием и последующим поливом для обеспечения нормального роста злаков с первых дней.

• Для древесно-кустарниковых посадок рекомендуются газоустойчивые породы, так как в районах терриконов и шахт происходит газовыделение, в том числе сернистых газов, наиболее отрицательно действующих на растения. Так, в районе г. Шахты Ростовской области наиболее устойчивыми считаются акация белая, клен ясенелистный, тополь канадский, акация желтая, бирючина, лох серебристый, тамарикс. Эти породы обладают разнообразными декоративными качествами и дают возможность создавать красочные композиции из растительности на склонах отвалов. Ввиду крайне неблагоприятных условий для роста древесных и кустарниковых пород посадку растений следует производить в оптимальные сроки с соблюдением всех агротехнических требований и с обязательным поливом. Порода террикона влагопроницаема и поэтому произрастание растений возможно только при условии искусственного орошения. Иногда для полива можно использовать воду, откачиваемую из шахт. Посадка деревьев и кустарников должна производиться в ямки, заполненные на 50% верхним слоем мелкозема из террикона. Желательно добавлять гашеную известь для нейтрализации и связывания имеющихся в почве кислот и ангидридов, содержащих серу.

• Особенно неприглядны обширные площади золоотвалов, достигающие десятки и сотни гектаров. Эти «индустриальные пустыни», состоящие из мельчайших частиц золы, образуются при сжигании угля на тепловых электростанциях. Даже при небольшом ветре на золоотвалах поднимаются тучи пыли, и ветер разносит её на большие расстояния. Озеленение таких участков - задача первостепенной важности, так как самозарастания, как правило, в первые 5 лет не бывает.

• Методы и способы технической рекультивации

• Техническая рекультивация нарушенных земель осуществляется с использованием следующих видов: а) водных (гидротехнических); б) химических; в) структурно-проективных; г) тепловых.

• Выбор методов и способов технической рекультивации проводится в соответствии с современным состоянием нарушенных земель и принятым направлением использования этих земель после рекультивации.

• Основной состав работ по технической рекультивации выработанных торфяников для сельскохозяйственных целей:

• Предварительное мелиоративное обустройство территории, включающее предварительное осушение и выравнивание поверхности выработанного месторождения.

• Строительство новой или реконструкция существующей осушительной сети.

• Культуртехнические работы с применением различных структурно-проективных способов (планировки, известкования, землевания и т. д.).

16). Естественное зарастание отвалов

Естественное зарастание отвалов и биологическая продуктивность естественных фитоценозов.      Добыча полезных ископаемых открытым способом в Казахстане ведется давно, при этом возникают огромные по площади нарушения земельных угодий, образуются карьерно-отвальные комплексы различного типа, на которых полностью уничтожаются растительный и почвенный покровы. Отвалы и карьеры представляют собой источник загрязнения почвы, атмосферы и водоемов, отрицательные формы рельефа придают неприглядный вид окрестностям населенных пунктов и искажают природный ландшафт. Кроме того, доказано, что каждый участок земли, нарушенный при открытой разработке месторождений полезных ископаемых, оказывает вредное влияние на участок примерно такой же площади прилегающей территории. В связи с этим возникает проблема рекультивации нарушенных земель.     Основная задача работ по восстановлению нарушенных промышленностью земель — устранить вредоносное, загрязняющее воздействие этих земель на прилегающие территории, вернуть им утраченную биологическую и социально-экономическую ценность.

Практически все природные экосистемы в той или иной степени подвержены отрицательному воздействию разнообразных антропогенных и техногенных факторов. Темпы разрушения естественных экосистем, и в первую очередь их автотрофной части (фитоценозов). намного опережают накопление знаний о структуре растительного покрова и его ценотическом разнообразии. Однако прогнозирование тенденций природопользования в районах интенсивного промышленного освоения возможно только на основе знания поведения растительного вещества в экосистемах различного динамического состояния. В связи с отторжением больших территорий при открытых разработках руды и выводу их из-под сельскохозяйственного использования, встает проблема восстановления нарушенных земель. Они могут восстанавливаться разными способами: как при естественном зарастании, так и при создании искусственных экосистем. Несмотря на то, что много работ посвящено восстановлению экосистем техногенно нарушенных территорий, имеются такие аспекты, которые требуют своего изучения. К ним относятся, в частности, выявление особенностей первичных и вторичных сукцессии растительности и динамики растительного вещества, обусловленные зонально-климатическими и техногенно-ландшафтными особенностями конкретных территорий.

Изучение естественной растительности, формирование растительных сообществ, представляет и теоретический интерес, так как здесь мы имеем дело с первичной сукцессией в специфических эдафических условиях. Большое значение при этом имеет изучение процесса восстановления разнообразия флоры и растительности данных нарушенных территорий, формирование фитоценозов, а также создание научно обоснованной системы мероприятий по сохранению и поддержанию биологического разнообразия на нарушенных промышленностью землях при их самозарастании.

Карьеры и отвалы, возникающие после разработки фосфоритовых руд, являются одной из часто встречаемых форм техногенного ландшафта. После выработки на карьерах и отвалах начинаются процессы естественного зарастания, в ходе которого возникают фитоценозы, отличающиеся от окружающих естественных растительных сообществ. Прогноз естественного зарастания необходимо учитывать при проведении восстановительных работ на нарушенных ландшафтах. Восстановление растительности обусловливает развитие почвенных процессов. Изучение восстановления почвенного покрова в ходе первичной сукцессии важно, поскольку знание закономерностей почвообразования в техногенных ландшафтах позволяет разрабатывать способы рекультивации нарушенных земель. Также, как отмечают многие исследователи, техногенный ландшафт, на котором идут процессы первичной сукцессии, — это идеальная модель для исследования скорости и направления почвообразовательных процессов, стадий сукцессии, влияния на почвообразование сукцессии и биологической продуктивности. Сукцессия — это необратимое и направленное изменение отдельных компонентов, всей экосистемы и биоценотических процессов во времени. Причиной сукцессии является изменение среды под действием внешних и внутренних факторов. Сукцессия характеризуется направленностью, стадийностью, скоростью и продолжительностью, изменением структуры сообщества, соотношением автохтонных и аллохтонных процессов и др. Сукцессии бывают первичными (при заселении растительностью субстратов, лишенных почвы) и вторичными (при возобновлении нарушенного растительного покрова на сохранившейся почве). Первичная сукцессия происходит различно на скальных и рыхлых породах. На рыхлых породах на начальной стадии обычно отсутствует развитие мохово-лишайникового покрова, но поселяются водоросли, которые способствуют накоплению органического вещества и азота. Биопродуктивность надземной фитомассы травянистых растений учитывалась методом укосных площадок (1х1 м2 в 4-х кратной повторности). Корневая система отбиралась методом монолитов (25х25) с последующей отмывкой через сито диаметром 1 мм, в 4-х кратной повторности. В травянистых экосистемах степи масса корневого опада может достигать 415 г/м2. деятельность корневых систем оказывает огромное воздействие на начальное почвообразование. По данным И.Х. Узбека в нарушенных экосистемах с преобладанием корневого опада (травянистое растения) до 85 % всех корней содержится в слое 0-40 см, при этом бедность субстрата питательными веществами приводит к увеличению длины и поверхности корней, а наиболее активной и максимальной по площади взаимодействия с почвой является фракции меньше 0,5 мм.

 Биологическая продуктивность естественной растительности на отвалах и зональной почве

 

Наши исследования показывают, что на отвалах растительность в основном представлена сорным разнотравьем из семейства сложноцветных, злаковых и бобовых, относящихся обычно к однолетним сегетальным и рудеральным растениям. Отдельными группировками встречаются полынь, верблюжья колючка, эфедра, сафлор, таусагыз. Эти растения обладают огромной семенной продуктивностью. Они в большинстве анемохоры, семена их не имеют периода покоя и при наличии благоприятных условий способны прорастать на поверхности субстрата без заделки. Пионерные растения очень быстро заселяют новые свободные экотопы, обладают быстрым ростом, способностью произрастать на бедных элементами минерального питания субстратах, но при отсутствии конкуренции.

Соотношение надземных и подземных органов зависит от продуктивности травостоя и массы подземных органов, что связано с биологическими особенностями видов, условиями произрастания, возрастом растений. М.В. Пасынкова отмечает, что в большинстве случаев в естественных ценозах масса подземных органов в 3-5 и более раза превосходит массу надземных органов, так как учитываются живые и отмершие корни. Наши исследования отвалов показали, что в верхней части отвалов почти нет растительности, только встречаются отдельные кустики эфедры, таусагыза, василька, ковыля, жантака, софлора, полыни, низкорастущие злаки. Встречаются высохшие остатки растений (в основном полыни, мха, злаков). Зарастание идет в основном по краю вырованенной поверхности отвала. На всей поверхности отвала имеются разной формы западинки небольшие понижения, где из-за ветровой и водной эрозии происходят отсортировка породного элювия и накопление тонких фракций. Нижняя часть ярусов, имеющая уклон практически без растительности, но если имеются понижения рельефа, где идет аккумуляция мелкозема, то растительностью покрыто до 70 %. На отвалах большая часть поверхности хаотично завалена отвальными породами. Местами имеются выровненные площадки с уклоном до 3-60, практически не заросшие, встречаются небольшие куртинки растений по краю площадок или отдельные 1-3 кустика таусагыза, эфедры, ковыля или полыни. Наблюдается в отвалах смешение породных и ППС (потенциальный плодородный слой) из суглинистых и глинистых пород.     Отвесные стенки отвалов крутые до 700, высотой до 70 м. Из-за чередования положительных и отрицательных видов рельефа зарастание происходит пятнами. Отвалы расположены на волнисто-увалистой равнине с северо-западной, южной и юго-восточной стороны окаймлены горными хребтами. Преобладает злаково-полынная растительность.

 

Естественное зарастание отвалов

Оценка почвенно-экологических функций отвалов месторождений «Коксу», «Жанатас» и «Кокджон».

Исследования показали, что на отвалах проявляется прямое и косвенное влияние техногенного рельефа на процессы почвообразования. Функции почвы рассматриваются в группировках: 1) входные функции – поглощение (отражение, рассеивание), поступающих в систему веществ и энергии; 2) внутренние функции – удержание, преобразование; 3) выходные функции – выделение или потеря веществ и энергии из системы. В почвогрунтах отвалов, где отмечены начальные процессы почвообразования, отмечаются все перечисленные функции, присущие почве. Из исследований промышленных отвалов месторождений «Коксу», «Жанатас» и «Кокджон» следует сказать, что в некоторых случаях имеет место проявления почвенно-экологических функции в почвогрунтах отвалов так же, как и в почвах ненарушенных ландшафтов. Взаимосвязанные функции (входные, внутренние и выходные) в почвогрунтах техногенно-нарушенных экосистем носят инициальный характер В оценке проявления почвенно-экологических функции почвогрунтов отвальных пород следует выделить три степени: 1) удовлетворительная, 2) слабая, 3) нет признаков проявления почвенно-экологических функций. Основное нарушение сельскохозяйственных земель в юго-западной части Жамбылской области связано с добычей и переработкой фосфоритов. Отвалы месторождений отсыпались без соблюдений, какой — либо технологии по охране окружающей среды. Зональные почвы оставались погребенными под отвалами. Отвалы представляют собой трапецию разной формой – вытянутые, или расположены скученными грядами высотой (от 70 до 120 м) и площадью (от 2 до 50 га). Отвалообразование из пород вскрыши послойное и поярусное и сложены в основном из карбонатных, карбонатно-глинистых сланцев и грубообломочных доломитовых пород, а также из фосфато-кремнистых сланцев. Площадь нарушенных земель месторождений «Коксу», «Жанатас» и «Кокджон» в общей сложности составляет более 2500 га. Отвалы месторождений в основном одноярусные и многоярусные. Ярусы отвалов хаотично завалены холмисто-бугристыми вскрышными породами, преобладают относительно выровненные техникой верхние площадки, имеющие разный угол уклона (от 2 до 70). Верхние части отвалов в основном выположены или имеет небольшой уклон, средние части имеет уклон или уступ с углом до 3-40, нижние части имеет уклон до 70. Отвалы месторождений по степени естественного зарастания техногенно-нарушенных земель очень ярко иллюстрируют результаты биологической продуктивности растений, участвующих в естественном освоении нарушенных экосистем. Выявлены участки разной степени зарастания – незарастающие, слабозарастающие и удовлетворительно зарастающие. На естественно зарастающих отвалах идет инициальный процесс почвообразования. Изучение почвогрунтов отвала по естественно-заросшим участкам показали тесную взаимосвязь растительных сообществ с почвогрунтами. В почвогрунтах, отобранных на участках с различным проективным покрытием содержание гумуса находилось в тесной взаимосвязи от количественного соотношения фитоценозов. Результаты по содержанию гумуса свидетельствует, что процессами почвообразования затронуты верхние слои почвогрунтов отвалов. Групповой состав гумуса молодых почв на отвалах очень изменчив, что свидетельствует о его несформированности, хотя в молодых почвах уже проявляются зональные особенности качественного состава гумуса, наблюдается высокое содержание негидролизуемого остатка, что указывает на молодость гумусовых кислот и их прочную связь с минеральной частью почвогрунтов. Определение степени гумификации молодой формирующейся почвы показал, что этот процесс замедленный. Почвенно-экологические функции в техногенно-нарушенных ландшафтах фосфоритовых месторождений проявляются так же, как и в почвах ненарушенных ландшафтов. Но следует отметить, что эти взаимосвязанные функции (входные, внутренние и выходные) в почвогрунтах техногенно-нарушенных экосистем носят инициальный характер и оцениваются эти функции как слабовыраженные.

С увеличением возраста отвалов в ЖНП возрастает число корневищных многолетников и дерновидных злаков, а удельный вес короткостержневых видов уменьшается. На отвалах прослеживается последовательная смена во времени растительных группировок (сингенез) от рудеральных и сорно-полевых к разнотравно-бобовым и далее к злаковым. На скорость формирования фитоценозов влияет экспозиция склона. Склоны северной и восточной экспозиций зарастают быстрее.

9. Склоны крутизной более 25-30° из-за продолжающегося осыпания грунта зарастают медленнее, или не зарастают совсем до естественного выпо-лаживания откосов.

10. Самозарастание отвалов древесными растениями и формирование сомкнутых сообществ определяется следующими условиями: а) типом отвала по происхождению и разнообразием физических свойств, механическим и химическим составом их грунтов; б) зонально-географическим месторасположением отвала; в) наличием вблизи него источников заноса семян древесных растений; г) условиями отвала и его частей (возраст, форма, площадь и высота отвала, крутизна и экспозиция склонов, удаленность участка отвала от источника заноса семян); д) зоогенными и антропогенными воздействиями.

11. Самозарастание начинается в 1-5-й год после окончания формирования отвала или его части. В первую очередь растения поселяются в понижениях, где благоприятнее питательный и водный режимы, а также лучше закрепляются их семена. Поэтому поверхность сравнительно ровных плоских отвалов, которые предназначаются под естественное зарастание древесными растениями, планировать нецелесообразно.

12. Самозарастание отвалов затрудняется с увеличением их высоты. Крутые склоны отвалов, находящиеся под постоянным воздействием плоскостной и линейной эрозий, мешающей закрепиться семенам растений, зарастают значительно хуже, чем верхняя поверхность отвалов. Склоны высоких отвалов за тридцати- сорокошестилетний период зарастали древесной растительностью снизу от подошвы только до 1/3 их высоты. Исключение составляет склоны отвалов северной экспозиции.

Отвалы

Отвал - это размещение на поверхности пустых (вскрышных) пород или некондиционного минерального сырья, а также хвостов обогатительных фабрик, отходов или шлаков от различных производств и сжигания твёрдого топлива.

В зависимости от способа укладки материала отвалы делятся на следующие типы:

Øконические (терриконы) - наиболее часто создаются при откатывании породы опрокидывающимися вагонетками или скипами;

Øхребтовые - создаются при вывозе породы вагонетками подвесной канатной дороги или конвейерами;

·плоские - создаются при вывозе отходов (породы) в самосвалах и формировании штабеля при помощи бульдозеров; такие отвалы часто создаются в ближайшем от предприятия понижении рельефа.

При открытых горных работах в зависимости от места расположения отвалы разделяют на следующие виды:

·внутренние - создаваемые в отработанном пространстве карьера;

·внешние, расположенные за границами карьера;

·комбинированные.

В зависимости от способа механизации работ, отвалы разделяют на:

·бульдозерные;

·экскаваторные;

·конвейерные;

·гидравлические.

Предотвал - насыпь, устраиваемая перед основным отвалом, и меньшая по высоте чем последняя. Предотвал предназначен для повышения устойчивости основного отвала и других целей.

Отвалы являются экологически неблагоприятным сооружением. В частности, если на поверхность поднята порода с кислой реакцией, то такие отвалы очень долго не покрываются растительностью.

Рекультивация

Рекультивация - это 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.

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

Øхозяйственная деятельность

Øдобыча полезных ископаемых, особенно открытая разработка месторождений;

Øвырубка лесов;

Øвозникновение свалок;

Øстроительство городов;

Øсоздание гидросооружений и аналогичных объектов;

Øпроведение военных испытаний, в том числе испытаний ядерного оружия.

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. На биологическом этапе проводятся агротехнические работы, целью которых является улучшение свойств почвы.

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

Øприродоохранное направление;

Øрекреационное направление;

Øсельскохозяйственное направление;

Øрастениеводческое направление;

Øсенокосно-пастбищное направление;

Øлесохозяйственное направление;

Øводохозяйственное направление.