Введение к работе
Актуальность темы Технология добычи полезных ископаемых открытым способом обусловливает преобразование литологической основы и коренную трансформацию территориальных природных комплексов. В таких условиях оказались малоэффективными и недостаточными традиционные подходы к охране природы. Со всей остротой встала проблема создания системы рационального взаимодействия общества и природы с целью сохранения благоприятных условий жизнедеятельности.
В регионе Курской магнитной аномалии (КМА), где в течение 38 лет интенсивно добывается железорудное сырье и нарушено около 31 тыс. га земель, складывается неблагоприятная экологическая обстановка. По общей деградации природной среды этот регион занимает 1 место в ЦЧЗ.
Сегодня проблема рекультивации нарушенных ландшафтов является составной частью глобальной программы сохранения биосферы и экологической среды обитания всего живого на планете. Она предполагает воссоздание всех компонентов нарушенного ландшафта, преобразуя его экологическое состояние.
Для этого на объектах КМА с 1979 по 1992 год были проведены научно-исследовательские работы по изучению техногенных экосистем и их изменению в ходе биологического освоения.
Цель и задачи исследований. Стабилизация экзогенных процессов и снижение негативного воздействия техногенного ландшафта на природную среду.
При этом решались следующие задачи:
изучение характера эдафических факторов вскрышных пород как показателя интенсивности почвообразовательного процесса и устойчивости к эрозии и дефляции;
определение гидротермического режима техногенных эдафотопов и характера его варьирования в связи с геоморфологией отвалов;
количественная оценка уровней эродируемости пород в отвалах и разработка классификации элементов ландшафта по устойчивости к эрозии;
установление закономерностей развития дефляционных процессов на отвалах, величины выноса и распределения эолового материала за их пределами;
изучение особенностей формирования естественных фитоценозов и их роли в трансформации экологического состояния техногенных экосистем;
выявление экологической роли культурных фитоценозов в формировании микроклимата и свойств эдафртопа техногенного ландшафта;
определение направления и экономической эффективности биологической рекультивации нарушенных земель, подбор ассортимента культур и разработка способов формирования фитоценозов;
проведение экспериментальной проверки теоретических положений путем создания на нарушенных землях культурных фитоценозов.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые для региона КМА изучены и разработаны следующие положения:
-
Дана подробная характеристика экологических условий породных отвалов с учетом их литологии и геоморфологии.
-
Изучен элементарный химический состав вскрышных пород и растительности техногенного ландшафта.
3. Установлен режим осадков и водный баланс отвалов рыхлой
вскрыши в зависимости от биологической продуктивности естественных
и культурных фитоценозов.
-
Методом моделирования эрозионных процессов установлено количество смыва породы с отвалов и дана классификация элементов ландшафта по степени эродируемости.
-
Установлены факторы дефлируемости пород в отвалах и степень их влияния на вынос техногенного элювия.
-
Определена'степень загрязнения прилегающей к отвалам территории продуктами дефляционно-эрозионной деятельности.
-
Предложен способ рекультивации склонов породных отвалов.
-
Разработана и внедрена в производство технология рекультивации техногенного ландшафта санитарно-защитного назначения.
Защищаемые положения:
гидротермический режим техногенных ландшафтов формирует микроклимат аридного характера;
низкая устойчивость вскрышных пород размыву водным потоком и априорное состояние молодых геосистем обусловливают высокую степень эродируемости склонов породных отвалов;
аэродинамика отвалов и эдафические свойства пород - основные факторы дефляции, величина которой коррелирует с продуктивностью фитоценозов;
естественное зарастание отвалов как способ саморегуляции и адаптации к условиям природной среды;
культурные фитоценозы санитарно-защитного назначения, преобразуя эдафотоп и среду его обитания, ускоряют переход техногенных геосистем в экологически устойчивое и сбалансированное с природной сре-
дой состояние.
Личный вклад. С 1979 года диссертант постоянно участвовал в выполнении хоздоговорных работ в качестве ответственного исполнителя, а с 1985 года - научного руководителя.
Большинство приведенных в диссертации исследований и анализов выполнено с участием автора или под его руководством. В закладке опытов и внедрении результатов работы в производство участвовали студенты агрономического факультета, в последующем защитившие по данной теме дипломные работы.
Исследования эродируемости пород на Михайловском ГОКе были проведены совместно с кандидатом с.-х. наук Колковым П.Н., описание естественного зарастания и оценка его качества с доцентом Засори-ной Э.В., статистическая и математическая обработка с участием доцента Карпинец Т.В. По результатам совместных работ были опубликованы научные статьи в соавторстве.
Обобщение материала, анализ результатов исследований и научные выводы выполнены автором самостоятельно.
Практическая значимость и реализация работы.
Разработка методов эффективного решения проблемы биологической рекультивации отвалов рыхлой вскрыши позволила еще до завершения горнотехнических работ проводить залужение и облесение высвободившихся участков с санитарно-защитной целью. Это обеспечивает:
снижение, а в отдельных случаях - полное прекращение дефляционно-эрозионных процессов на поверхности отвалов, приостанавливая тем самым поступление техногенного элювия на прилегающую территорию;
изменение режима атмосферных осадков и водного баланса территории снижает аридное влияние микроклимата на агро- и биогеоценозы. Результаты исследований (основные принципы, отчеты по НИР, методические рекомендации) использованы на Стойленском, Лебединском и Михайловском ГОКах, в научных и проектных организациях (НИИКМА, ГИПРОЗЕМ), в областных и районных комитетах по экологии и природным ресурсам.
В порядке эксперимента и производственного внедрения сотрудниками и студентами агрономического факультета проведена санитарно-защитная рекультивация техногенного ландшафта на площади 320 га с общим экономическим эффектом 410355 рублей (в ценах 1990 года).
Полученные материалы используются в учебном процессе КГСХА теоретического курса «Экология и охрана природы», а рекультивированные участки служат базой для проведения учебной практики у студентов.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладыва-
лись и обсуждались на двух Всесоюзных съездах почвоведов (Ташкент -1985; Новосибирск -1989), Международных и Всесоюзных конференциях (Москва - 1982, 1986; Минск - 1987; Пенза - 1992; Воронеж - 1994; Курск -1995), научно-технических и научно-производственных совещаниях (Курск - 1983, 1984,1987-1990; Ленинград - 1987; Свердловск - 1988; Екатеринбург - 1996), конференциях профессорско-преподавательского состава КГСХА, заседаниях ученого совета НИИКМА и научно-технических советов СГОКа, ЛГОКа и МГОКа
Работа, выполненная диссертантом, удостоена бронзовой медали ВДНХ СССР.
Публикации. По материалам исследований разработаны рекомендации, опубликована монография и более 50 научных работ общим объемом 18 печатных листов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, выводов, предложений производству, приложений. Работа изложена на 425 страницах, содержит 83 таблицы, 50 рисунков, список литературы включает 512 источников, из них 40 иностранных.