Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Анализ современной ситуации в области лесохозяйственной рекультивации промышленных отвалов 9
1.1. Нарушение земель при открытых горных работах 9
1.2. Динамика нарушения и рекультивации земель 11
1.3. Основные направления рекультивации земель, нарушенных горными работами. Технические и организационные особенности лесохозяйственной рекультивации 15
1.4. Обзор отечественных и зарубежных исследований в области лесохозяйственной рекультивации земель 28
Выводы по первой главе 37
Глава II. Методические основы выбора способа проведения лесохозяйственной рекультивации; способствующей восстановлению нарушенных земель .38
2.1. Способы проведения лесохозяйственной рекультивации нарушенных земель 38
2.1.1. Естественный процесс зарастания нарушенных земель 38
2.1.2. Искусственный способ закрепления и облесения нарушенных земель 40
2.1.3. Комбинированный способ проведения лесохозяйственной рекультивации на породных отвалах 44
2.2. Факторы, влияющие на выбор способа проведения лесохозяйственной рекультивации нарушенных земель 46
2.3. Выявление закономерностей влияния факторов на выбор способа проведения лесохозяйственной рекультивации нарушенных земель 64
Выводы по второй главе 72
Глава III. Разработка эколого-экономического механизма оценки и выбора варианта проведения лесохозяиственнои рекультивации 73
3.1. Обоснование целевой функции для построения экономико- математической модели оценки и выбора технологии реализации способа проведения лесохозяйственной рекультивации 73
3.2. Экономико-математическая модель оценки и выбора технологии реализации способа проведения лесохозяйственной рекультивации 92
3.3. Эколого-экономический механизм оценки и выбора варианта проведения лесохозяйственной рекультивации нарушенных земель 96
Выводы по третьей главе 99
Глава IV. Реализация эколого-экономического механизма оценки и выбора варианта проведения лесохозяйственной рекультивации нарушенных земель на примере ОАО «Михайловский гок» 100
4.1. Характеристика природных условий и объекта исследования 100
4.2. Выбор способа и технологии проведения лесохозяйственной рекультивации для отвала Михайловского рудника 103
Выводы по четвертой главе 113
Заключение 114
Список литературы 116
Приложение 1 127
Приложение 2 133
Приложение 3 138
Приложение 4 143
Приложение 5 148
- Динамика нарушения и рекультивации земель
- Обзор отечественных и зарубежных исследований в области лесохозяйственной рекультивации земель
- Естественный процесс зарастания нарушенных земель
- Факторы, влияющие на выбор способа проведения лесохозяйственной рекультивации нарушенных земель
Введение к работе
Актуальность работы. В результате добычи полезных ископаемых, их обогащения и переработки, складирования промышленных отходов, проведения геологоразведочных, изыскательских, строительных и других работ происходит нарушение десятков тысяч гектаров ценных земель. Общая площадь нарушенных земель на 1 января 2008г составила 1 145,0 тыс га При этом более половины земель этой категории (55,6%) нарушены при разработке месторождений полезных ископаемых и проведении геологоразведочных работ Поэтому одним из главных направлений природоохранной деятельности горных предприятий является рекультивация нарушенных земель
Наиболее эффективным направлением восстановления нарушенных земель в большинстве стран, в том числе и в России (54,6%), считается лесохозяйственная рекультивация, так как на облесение затрачивают значительно меньше средств и ее технически проще выполнить По сравнению с другими направлениями рекультивации лесохозяйственное - не требует тщательного выравнивания отвальных площадей, помогает быстрее устранить загрязнение и разрушение природной среды, способствует закреплению нарушенной земной поверхности от водной и ветровой эрозии, восстановлению плодородия и в целом приводит к улучшению окружающей среды в горнопромышленном районе
При осуществлении лесохозяйственной рекультивации особенно актуальной становится проблема выбора наиболее эффективного варианта ее проведения, реализация которого при минимальных затратах даст наивысший результат и повысит хозяйственную ценность формируемых молодняков и рекультивируемого отвала Для решения этих задач необходимо оценить различные способы лесохозяйственной рекультивации с учетом многообразия факторов и технологии их реализации
Поэтому разработка эколого-экономического механизма оценки и выбора наиболее предпочтительного варианта осуществления лесохозяйственной
рекультивации для различных условий нарушенных земель с учетом влияющих факторов является актуальной научной задачей
Цель диссертационного исследования состоит в улучшении окружающей природной среды в районе функционирования горнодобьшающих предприятий на основе разработки эколого-экономического механизма оценки и выбора варианта проведения лесохозяиственнои рекультивации территорий
Идея работы заключается в комплексном учете влияющих факторов и экономических, экологических и социальных эффектов при выборе способа и технологии проведения лесохозяиственнои рекультивации нарушенных горными работами земель
Объектом исследования являются горнодобывающие предприятия и земли, нарушенные горными работами
Предметом исследования являются эколого-экономяческие взаимосвязи, обусловливающие принятие решений по выбору вариантов проведения лесохозяиственнои рекультивации
Защищаемые научные положения:
1 Выбор способа проведения лесохозяиственнои рекультивации
нарушенных горными работами земель основывается на сформированном
методическом подходе, включающем анализ факіоров, который позволяет
учесть степень влияния каждого из них на выбор варианта облесения и
возможность его осуществления в условиях анализируемого участка
2 Оценку технологий реализации способа проведения лесохозяиственнои
рекультивации следует проводить на основе разработанной экономико-
математической модели с целевой функцией, базирующейся на сопоставлении
достигаемых эффектов с понесенными затратами, возникающими на горном
предприятии в результате восстановления нарушенных земель при соблюдении
технологических, экономических, экологических и социальных ограничений
3 Выявление варианта проведения лесохозяиственнои рекультивации
следует осуществлять на базе разработанного эколого-экономического
механизма, позволяющего произвести выбор наиболее предпочтительного
способа восстановления нарушенных земель с учетом факторов, оказывающих наибольшее влияние и характеризующих различные условия конкретного объекта, а также оценить технологии его реализации на базе экономико-математической модели при соблюдении принятых ограничений
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем
предложена систематизация факторов, оказывающих влияние на выбор способа проведения лесохозяиственнои рекультивации нарушенных горными работами земель,
произведена оценка возможности осуществления способов проведения лесохозяиственнои рекультивации на горных отвалах в зависимости от наиболее влияющих факторов,
предложен критерий оценки и выбора наиболее подходящего способа проведения лесохозяиственнои рекультивации территорий, нарушенных горными работами
Обоснованность и достоверность научных положений, результатов и выводов подтверждаются-
сравнительным анализом эколого-экономических аспектов восстановления нарушенных земель, научных исследований и практических работ в области лесохозяиственнои рекультивации в России и за рубежом,
использованием достаточного объема статистической информации,
корректным применением методов факторного, экономического анализа, экспертных оценок, экономико-математического моделирования,
обобщением и учетом мнений экспертов - ведущих специалистов в области лесохозяиственнои рекультивации,
- положительными результатами апробации разработанного эколого-
экономического механизма на базе ОАО «Михайловский ГОК»
Железногорского района Курской области
Научное значение работы заключается в формировании методического подхода к эколого-экономической оценке способов и технологий проведения
лесохозяиственнои рекультивации на нарушенных землях с учетом всех влияющих факторов при соблюдении принятых ограничений
Практическое значение работы заключается в применении разработанного эколого-экономического механизма, позволяющего осуществить оценку и выбор наиболее эффективного варианта проведения лесохозяиственнои рекультивации на землях, нарушенных открытыми горными работами
Реализация выводов и рекомендаций работы. Разработанный эколого-экономический механизм оценки и выбора наиболее предпочтительного варианта проведения лесохозяиственнои рекультивации реализован на ОАО «Михайловский ГОК» Железногорского района Курской области
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на семинарах кафедры «Экономика природопользования» (Mil У, 2006 - 2009 гг), на научных конференциях «Неделя горняка» (Ml 1 У, 2007 - 2009 гг )
Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 11 рисунков и 42 таблицы, список литературы из 114 наименований
Динамика нарушения и рекультивации земель
Большой ущерб, наносимый природным ландшафтам и народному хозяйству, вызывает необходимость принятия срочных мер по хозяйственному освоению нарушенных и отработанных промышленными предприятиями земель. С этой целью проводится рекультивация земель комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности нарушенных земель, их народнохозяйственной ценности, а также на улучшение окружающей среды [31].
Более четкое и емкое определение дано Б.П.Колесниковым и Л.В.Моториной. Рекультивация земель - комплекс горнотехнических, инженерных, мелиоративных и экологических мероприятий, имеющих целью плановое создание и ускоренное формирование на площадях, испытавших воздействие техногенеза, оптимальных культурных ландшафтов с высокой продуктивностью, имеющих социальную и хозяйственную ценность.
Рекультивация земель является составной частью мероприятий по охране природы в целом и по нейтрализации разрушительных воздействий промышленности на окружающий ландшафт, в частности.
В соответствии с данными государственного статистического наблюдения [28], за нарушенными землями, снятием и использованием плодородного слоя почвы (форма № 2-тп — рекультивация) на 1 января 2008г. общая площадь нарушенных земель составила 1 145,0 тыс. га, что на 10 тыс.га больше, чем в предыдущем году.
Более половины земель этой категории (55,6%) нарушены при разработке месторождений полезных ископаемых и проведении геологоразведочных работ, 19% — при торфоразработке, 12% — при строительстве. На предприятия и организации сельского хозяйства приходится 115,9 тыс. га нарушенных земель, цветной металлургии — 107,1 тыс. га, угольной промышленности — 105,5 тыс. га, на земельных участках, принадлежность которых документально не установлена, — 124,7 тыс. га нарушенных земель и на землях запаса— 101,5 тыс. га [28].
Данные о распределении нарушенных земель по отраслям народного хозяйства, а также их рекультивации представлены в таблице 1.2.1. Общая площадь нарушенных земель за 2007г. в России уменьшилась на 1,5 тыс. га по сравнению с предыдущим годом и составила 46,2 тыс. га. В течение 2007г. всеми предприятиями была проведена рекультивация земель на- площади 29,5 тыс. га, что на 0,9 тыс. га меньше, чем в предыдущем году. При этом рекультивационные работы с каждым годом уменьшаются и в большинстве субъектов Российской Федерации проводятся на землях, нарушенных в последние годы (рис. 1) [28]. Так, если в 2002г. восстановлено 57 тыс. га нарушенных земель, то в 2007г. — только 29,5 тыс.га. При этом из года в год, кроме 2003г. и 2005г., нарушается земель больше, чем рекультивируется.
Подготовительный этап предусматривает исследовательские работы: обследование и типизацию нарушенных территорий, изучение специфики1 их условий, определение направлений рекультивации и целевого использования восстанавливаемых земель, установление требований к последующим этапам рекультивации, составление технико-экономических обоснований и проектов по восстановлению нарушенных земель.
Технический этап включает подготовку площадей для последующего целевого использования в народном хозяйстве. К нему относятся планировка поверхности, формирование откосов, снятие, транспортировка и нанесение почв и плодородных пород на рекультивируемые земли, при необходимости проводят коренную мелиорацию, строительство дорог, гидротехнических сооружений и другие мероприятия, которые осуществляют на основании разработанных на первом этапе проектов рекультивации [68].
Под мелиорацией понимают систему мероприятий, направленных на коренное улучшение свойств пород в поверхностном слое отвалов, препятствующих развитию сорной растительности, и на дальнейшее повышение плодородия пород с применением различных мелиорирующих веществ [31].. Способы мелиорации Нарушенных земель зависят не только от характера вскрышных пород, технологии разработки, но и от своеобразия местных ландшафтных условий, без учёта которых невозможно успешно осуществить рекультивацию техногенных ландшафтов [61].
Подготовка площади на горнотехническом этапе (нанесение относительно плодородных горных пород, планировка поверхностей, выполаживание откосов) должна проводиться в сухую погоду летом, осенью или зимой с высоким качеством. При этом нельзя допускать больших разрывов между формированием отвала и началом биологических работ. В этом случае горные породы находятся в рыхлом состоянии, почти не засорены сорной растительностью, что позволяет проводить лесохозяйственную рекультивацию без подготовки грунта и сократить количество уходов за ними [74]. Мероприятия технического этапа условно можно разделить на следующие: - инженерно-технические работы; коренную мелиорацию; землевание. Июісенерно-технические работы включают в себя планировочные работы (выравнивание поверхности нарушенных земель, выполаживание или террасирование, формирование откосов, отвалов и бортов карьера в соответствии с последующим использованием); строительство подъездных путей к рекультивируемым участкам, устройство въездов и дорог на них с учётом прохода необходимой техники; устройство дренажной, водоотводящей, оросительной сети и строительство других гидротехнических сооружений.
Следует отметить, что выполаживание откосов проводится для защиты террикоников от эрозии и осуществляется двумя способами: сверху вниз и снизу вверх. При втором способе сокращаются площади земель под терриконик, но резко возрастают объемыработ.
Террасирование - это формирование горизонтальных уступов (террас), укрепленных подпорными стенками. Такое проектное решение помогает защитить землю от почвенной эрозии, а подпорные стенки предотвращают размывание почвы. Нарезка террас на откосах террикоников определяется проектом в каждом конкретном случае и начинается с верхней террасы, чтобы исключить засыпку нижерасположенной. Коренная мелиорация бывает культурно-технической и химической. К культурно-технической относятся расчистка от камней, рыхление, пескование (обогащение почвы песком для улучшения её водно-физических свойств и микроклимата), первичная обработка почвы. К химической — фосфоритование (внесение в почву фосфоритных удобрений), известкование (внесение в почву известковых удобрений: кальцита, доломита, известняка, для устранения избыточной кислотности) и глинование (внесение в почву глины для улучшения) её структуры, водоудерживающей способности и емкости поглощения, а также закрепления гумуса; используют на песчаных, супесчаных и легких торфяно-болотных почвах). Землевание - это комплекс работ по снятию, транспортированию и нанесению плодородного слоя почвы и (или) потенциально плодородных пород на малопродуктивные угодья с целью их улучшения [31].
Обзор отечественных и зарубежных исследований в области лесохозяйственной рекультивации земель
Первыми работами по лесохозяйственной рекультивации у нас в стране следует считать освоение для данных целей торфяных выработок на севере и северо-западе европейской части, озеленение террикоников на Донбассе. Одними из первых рекультивационных районов на нарушенных промышленностью землях в нашей стране стали Подмосковный горнохимический комбинат и лесопосадки в Тульской области.
Сегодня накоплен значительный опыт лесохозяйственной рекультивации отвалов различных отраслей. горнодобывающей промышленности и строительства. Остановимся на рассмотрении этого опыта в некоторых регионах нашей страны и за рубежом, где имеются долголетние наблюдения за посадками деревьев и кустарников, созданных с применением различных методов подготовки грунта, способов и технологий облесения. Лесохозяйственная рекультивация нарушенных земель Криворожского железорудного месторождения затрудняется некоторой сухостью климата и тем, что отвальные породы в основном скальные и долго не выветриваются. Однако опытами показана возможность проведения лесохозяйственной рекультивации на таких отвалах (после землевания) без нанесения плодородных слоев почвы, полива и последующих уходов. Наиболее перспективной породой здесь признана акация белая. Из деревьев возможно применение вяза мелколистного, ясеня зеленого, ивы белой, тополя Симона [25,15,97]. На отвалах глинистых пород отмеченные выше виды деревьев и кустарников лучше приживаются и работы по рекультивации требуют меньше затрат в связи с ненадобностью землевания.
Отвалы разрезов Курской магнитной аномалии представлены объектами, отсыпаемыми различными способами: бестранспортным, конвейерным, железнодорожным и автомобильным, довольно широко распространены гидроотвалы, образующиеся после первичного обогащения железной руды. Некоторые отвальные грунты здесь засолены или имеют высокую кислотность (рН 2,0-2,5), что затрудняет биологическую рекультивацию [103]. Значительный опыт в области лесохозяйственной рекультивации различных отвалов [1,100] свидетельствует об использовании широкого ассортимента деревьев и кустарников (испытаны 48 видов) при облесении. Установлено, что на слабо- и среднезасоленных грунтах отвалов хорошую приживаемость и рост имеют акация белая и лох узколистный, другие породы должны высаживаться в этих условиях после оптимизации содержания солей за счет землевания или промывки грунта.
Мелиорация кислых грунтов достигается известкованием или землеванием карбонатными суглинками. Наиболее приемлемыми оказались культуры, создаваемые посадкой саженцев. В зонах инфильтрации вод возможны посадки ив и тополей стеблевыми черенками и кольями. Из рекомендуемых пород деревьев и кустарников применение сосны обыкновенной, березы бородавчатой и акации желтой возможно в наиболее широком спектре условий, сложившихся на этих отвалах. Большие трудности возникли в процессе биологического освоения отвалов в Подмосковном угольном бассейне в связи с большим участием во вскрышных и вмещающих породах сульфидсодержащих грунтов, которые в процессе выветривания становились фитотоксичными [63]. Выращивание растений на таких грунтах оказалось невозможным. Было предложено несколько путей для мелиорации сульфидсодержащих пород: известкование; смешение с глинистыми грунтами благоприятного физико-химического состава; экранирование фитотоксичных слоев отсыпки на отвалах глинистым материалом, содержащим карбонаты, и нанесение поверх него глинистого нефитотоксичного мелкозема. В процессе исследований было установлено, что даже покрытие однометрового слоя почвы на сульфидсодержащие породы не улучшает условий произрастания деревьев и кустарников, если не экранировать сульфидсодержащие слои [37]. При мелиорации сульфидсодержащих грунтов отвалов известью наилучшие показатели приживаемости и роста имеют ольха серая, тополь бальзамический, сосна обыкновенная, береза бородавчатая и акация желтая. Основная трудность лесохозяйственной рекультивации на нарушенных землях Кузбасса связана с подбором засухоустойчивых деревьев и кустарников (испытаны 26 видов), способных произрастать на почвах со значительным понижением уровня грунтовых вод. Применяются посев семян и посадка саженцев, создаются чистые и смешанные культуры. При чем, посев семян рекомендуется для отвальных площадей с большим содержанием скального материала, то есть там, где лесокультурные работы посадкой саженцев затруднены или невозможны. Наиболее эффективным оказался посев семян сосны по снегу перед снеготаянием. Посев в лунки оказался неудачным из-за погребения мелкоземов и раннего пересыхания верхних слоев грунта на отвалах. Лучшие результаты по приживаемости и росту имеют сосна, береза, лиственница, облепиха и акация желтая [46]. На отвалах открытых разработок Кузбасса могут ограниченно применяться лесные породы, требующие повышенного плодородия и влажности, такие как кедр (сосна сибирская), ель сибирская, пихта сибирская, ясень и вяз. Для тополя бальзамического отмечается обмерзание побегов, в. первые два года роста на отвалах из-за неодревеснения побегов. Раскопками корневых систем, древесных растений на отвалах было установлено, что- в этих условиях они развивают лучшую корневую систему, чем на зональных почвах. Опытами показана возможность лесохозяйственной рекультивации на отвалах, сложенных песками, суглинками и глинами, без предварительной подготовки поверхности.
В Брянской области исследования-проводились на отвалах разработок Полпинского месторождения фосфоритов. В этих условиях присутствует значительное количество мела, почти не наблюдается ветровой эрозии, зарастание отвалов идет более интенсивно. Травяной покров состоит в основном из мать-и-мачехи, вейника, иван-чая и мелкопестника канадского Приживаемость культур сосны- и тополя на карбонатных супесях и песках колеблется в пределах 70...85%, а на участках с большой примесью мела - 30 ..70%. В этих условиях наблюдается неравномерный,и медленный рост культур в первые годы после посадки (доз.. .5 лет).
В. 1964г. были высажены черенки тополей на грунтосмеси из связного песка и мела. Несмотря на мелкую-посадку приживаемость культур оказалась высокой (88-95%). В первый год черенки дали побеги длиной 50...70 см, в последующие 2 года прирост их был незначительным (20...40 см):
На, Урале для" целей лесохозяйственной рекультивации проводят разреживание1 мелколиственных пород и посадку саженцев сосны и лиственницы, площадками. Сотрудниками Уральского университета [94,96], начиная с 1961г. и по настоящее время, ведутся, обширные исследования по закреплению золоотвалов тепловых энергостанций, терриконов и каменистых россыпей. Естественная растительность появляется очень редко, поэтому при их озеленении необходимо проводить самые различные мероприятия по улучшению свойств золоотвалов [34].
Естественный процесс зарастания нарушенных земель
Проведение лесохозяйственной рекультивации путем естественного возобновления — это процесс восстановления лесной растительности с преобладанием древесных пород, протекающий без участия человека и. при его содействии началу этого процесса. Существует два варианта его реализации: За счет естественных источников: - Семенное возобновление - с помощью переноса семян ветром, водой, птицами, животными; -Вегетативное возобновление - с помощью последующего распространения поросли, корневых отпрысков. Содействие естественному лесовосстановлению: - Минерализация поверхности почвы при наличии обсеменителей проводится с целью создания благоприятных условий для прорастания, семян и выживания всходов. Оптимальный срок её проведения перед началом опадения семян (в конце лета или осенью);
Огораживание осуществляется со всех сторон участка или в местах прогона скота при опасности повреждения молодых деревьев домашними и дикими животными;
Уход за подростом и самосевом по окончании лесосечных работ: оправка подроста, освобождение его от затеняющих деревьев и кустарников и разреживание излишне густых групп. Естественный путь восстановления лесов считается действенным, если в течение предельно допустимого срока на объекте лесовосстановления появилось достаточное количество равномерно размещенных молодых деревьев лесообразующих пород определенных характеристик и породного состава. За начало предельно допустимого срока при естественном пути восстановления лесов принимают момент завершения предшествующей деятельности (землевание, мелиорация) или начало проведения работ по содействию ему (минерализация почвы, огораживание и др.).
При безуспешности естественного восстановления предельно допустимый срок может полностью не выдерживаться., В этом случае выбирают искусственный или комбинированный пути восстановления лесов.
Искусственный способ облесения нарушенных земель находит самое широкое распространение. В этом случае техногенные ландшафты выступают как объект лесомелиоративных работ, как новая категория лесокультурных площадей [75].
При этом способе в зависимости от исходного лесокультурного материала различают два метода: посев и посадку. Проведение лесохозяиственнои рекультивации на нарушенных землях посевом осуществляется путем посева семян, а посадкой - путем высадки сеянцев или саженцев, выращенных в лесном питомнике. Посев и посадка не являются универсальными методами и имеют определенные достоинства и недостатки.
Проведение лесохозяиственнои-рекультивации посевом целесообразно на каменистых и щебенчатых почвах. Его применяют при выращивании лесных культур лиственных пород, которые имеют крупные плоды (дуб, каштан, бук и др.). Посев семян довольно прост по техническому исполнению и имеет весьма существенное преимущество перед посадкой в том, что корневые системы не деформируются.
Вместе с тем посев имеет иг крупные недостатки, так как культуры нуждаются систематических агротехнических уходах, требуют в 5...7 раз больше семян, чем при посадке: Успешность этого метода, появление всходов, их приживаемость сильно зависят от погодных условий.
Факторы, влияющие на выбор способа проведения лесохозяйственной рекультивации нарушенных земель
Рассмотрим каждый из этих факторов подробно. К природно-климатическим факторам относятся климатические, вегетационные и биотические. Климат представляет собой многолетний режим погоды, который определяется географической широтой местности, её удаленностью от океана, высотой над уровнем моря, рельефом суши и характеризуется определенной температурой, влажностью, средним количеством осадков за длительное время, направлением ветра, солнечным излучением [82,83]. Интегральным показателем тепло- и влагообеспеченности служит индекс биологической эффективности климата (ТК). Этот показатель представляет собой произведение годовой суммы активных температур воздуха выше 10 С на коэффициент увлажнения (отношение годовой суммы осадков к годовой испаряемости). В зависимости от величины индекса ТК ландшафты распределены по уровням экологического потенциала: от 0 до 8 -очень низким, от 8 до 12 - низкий, от 12 до 16 - средний, от 16 до 20 -относительно высокий, от 20 и более - наивысший (табл. 2.2.1.).
Наивысшие значения ТК, близкие к 30-40, наблюдаются на Черноморском побережье Кавказа, а экстремальные, исключающие постоянное проживание населения, - на арктических островах. Зона экологического оптимума - средняя полоса Европейской России (ТК около 20-24). К северу и к югу от нее естественные условия обитания ухудшаются: к северу - вследствие общего понижения запасов тепла и сокращения комфортного периода, к югу — из-за снижения естественной влагообеспеченности и избытка тепла. Природные условия заметно ухудшаются также по мере удаления от зоны экологического оптимума на восток. В этом направлении нарастает континентальность климата, усиливается продолжительность и суровость зимы,, расширяется зона многолетней мерзлоты, беднеет состав растительного покрова. В Западной Сибири на широте экологического оптимума ТК уменьшается до 18, а в Восточной Сибири - до 10 [110,112].
Семеношение является фенологической фазой в вегетационном периоде и включает возникновение пыльцы, затем оплодотворение, образование и созревание семян и плодов. Основа урожая закладывается в процессе цветения. Дождливая погода весной затрудняет разнос пыльцы и, как следствие, процесс оплодотворения. Длительная сухая погода летом задерживает развитие семя» и плодов, приводит к их более раннему опаданию. Солнечная радиация, поступающая к кронам деревьев в период вегетации, обеспечивает более частое и обильное семеношение.
Биотические факторы, связанные с жизнедеятельностью многочисленной фауны, оказывают большое влияние на естественный способ проведения лесохозяйственной рекультивации. Многие лесные птицы (кедровки, сойки, дрозды и др.) и млекопитающие (бурундуки, мелкие грызуны, прежде всего мыши и др.) с одной стороны переносят семена, плоды, а с другой - уничтожают урожай. Одни насекомые способствуют опылению (пчелы, шмели и др.), а другие (огневки шишковые, лиственничные мухи, желудевые плодожорки) повреждают семена и плоды основных лесообразующих хвойных и лиственных пород [65].
К горно-геологическим факторам относятся форма и особенности рельефа, угол откоса уступов, глубина или высота рекультивируемого объекта относительно естественной поверхности, экспозиция склонов.
Под формой нарушения земель понимается оконтуренная границей структурная единица природно-промышленной системы, возникшая на земной поверхности в результате воздействия горного производства [109].
Согласно ГОСТу 17.5.1.02-85 существуют следующие формы рельефа при открытых горных работах, подходящие для проведения лесохозяйственной рекультивации, в зависимости от группы нарушенных земель (табл. 2.2.2.).
Наиболее значимой функцией рельефа является перераспределение тепла и влаги, поступающих на поверхность техногенного ландшафта. Известно, например, как в зависимости от крутизны и расположения склона изменяется количество поступающей солнечной энергии. В частности, на поверхность крутых склонов инсолируемых экспозиций может поступать на 30-50 % энергии больше, чем на аналогичные склоны, находящиеся в тени [22]. Таблица 2.2.2
Непосредственное влияние на возделывание и произрастание растений оказывает крутизна склонов, так как ограничивает их возможный набор. При достаточно сильных уклонах поверхности использование почв под интенсивные угодья с массированным антропогенным воздействием (распашка, орошение и т.п.) становится невозможным. Применение таких склоновых почв под менее продуктивную естественную растительность снижает общую оценку их потенциальной продуктивности. Уклоны поверхности при достаточной их крутизне в значительной мере влияют на характер почвенного покрова, его мощность, давление эрозионных процессов. Это также приводит к снижению потенциальной продуктивности склоновых почв [73].
Под экспозицией понимают расположение склонов горных хребтов, холмов и других элементов рельефа по отношению к сторонам света или преобладающим ветрам. Склон может быть восточным, западным, северным, южным. Южные позиции в целом теплее и суше, чем северные. На западных и восточных склонах наблюдается некоторое ухудшение условий увлажнения за счет повышенного поверхностного стока.
При выборе способа проведения лесохозяйственной рекультивации необходимо учитывать физико-химические факторы: химический и гранулометрический состав пород (обеспеченность питательными веществами, величина рН, засоление), тип, влажность, каменистость почв, а также наличие токсичных соединений, которые могут отрицательно повлиять на приживаемость и сохранность деревьев. В целом, следует признать, что лесные насаждения менее требовательны к плодородию почвы и могут произрастать на землях, малопригодных для сельскохозяйственного освоения.
Показатель рН водной вытяэюки - один из основных при физико-химической оценке грунтов. Высокие или низкие значения рН почвогрунтов, подлежащих рекультивации, значительно отличающиеся от показателей зональных почв, неблагоприятны для растений. Наблюдения многих ученых за естественным зарастанием и опытные работы по лесохозяйственной рекультивации нарушенных земель свидетельствуют, что значения рН 8,2 -8,4 (верхнее значение показателя для группы пригодных пород по ГОСТ 17.5.1.03-86) не оптимальны для культурных видов высеваемых и высаживаемых растений. В то же время, наблюдается успешное самозарастание таких участков дикорастущими видами при благоприятной влажности грунтов.
Процентное содержание солей (сухого остатка) является важной характеристикой пород, подлежащих лесохозяйственной рекультивации. Токсичные соли оказывают прямое негативное воздействие на лесные культуры, приводящее к нарушению их питания и обмена веществ, ослаблению фотосинтеза и сильному угнетению. Кроме того, при их высокой концентрации в землях повышается осмотическое давление и, в связи с этим, нарушается снабжение растений влагой и, как следствие, их гибель. Плодородные и потенциально плодородные породы могут содержать соответственно 0,1 - 0,5 и 0,1 - 1% солей, а малопригодные - от 0,1 до 2%. Сумма солей, достигающая 1%, не всегда является лимитирующим фактором. Исследования -показали возможность поселения и развития растений на грунтах, имеющих значительно большую засоленность (1,4 -1,5%). Суммарное содержание солей 0,5 - 1% может оказывать влияние на рост неустойчивых к засолению древесных и кустарниковых пород. В то же время, при самозарастании это значение не столь опасно [43].
Похожие диссертации на Эколого-экономическая оценка проведения лесохозяйственной рекультивации территорий, нарушенных горными работами
