CC BY
150
УДК 531.618
САМОВОССТАНОВЛЕНИЕ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ
В ГОРНЫХ РАЗРАБОТКАХ ХЭНТЭЙСКОГО НАГОРЬЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ МОНГОЛИИ (на примере Баганурского месторождения угля)
© Алтангэрэл Дамбын
аспирант кафедры геоэкологии и природопользования Российского университета дружбы народов Р/В-923, Р/О-46, Улан-Батор, Монголия e-mail: [email protected]
Статья посвящена изучению процесса биологической рекультивации, нарушенных земель при открытой добыче полезных ископаемых на Баганурском угольном разрезе (Центральная Монголия). Рассматриваются проблемы использования нарушенных земель для использования в сельскохозяйственном и лесохозяйственном производствах, а также для рекреационных целей. Предлагается на поверхности отвалов, не прошедших первый этап рекультивации, произвести самовосстановление растительных группировок, где их восстановление зависит от наличия потенциальной плодородности вскрышных пород. Предлагается рекультивация при которой идет устойчивое формирование пионерной растительности. Целесообразно на местах разрушения образовавшихся экосистем, произвести лесопосадку деревьев и кустарников, и тем самым восстановить растительные сообщества на нарушенных землях.
Ключевые слова: самовосстановление, открытая добыча, нарушенные земли.
SELFRESTORATION OF SPOILED LANDS
IN MOUNTAIN MINING AREAS KHENTEY UPLAND OF CENTRAL MONGOL (Baganur brown coal deposit)
Altangerel Damba
Research Assistant, department of geoecology and land use, Peoples' Friendship University of Russia Р/В-923, Р/О-46, Ulaanbaatar, MONGOLIA
The article is devoted to the study of the process of biological restoration of lands, damaged at open mining of mineral resources in Baganur brown coal deposit (Central Mongolia). The problems of the damaged lands are considered to use them for agriculture and forestry as well as for recreational purposes. It is offered to perform a self-restoration of plants groups on the surface of waste dumps that have not undergone the first stage of reclamation, where their restoration depends on the presence of potentially fertile overburden rocks. The restoration is offered, which promotes a sustainable formation of pioneer vegetation. It is expedient to make forest plantations of trees and shrubs at places of destruction in formed ecosystems and thereby restore plant communities in damaged lands.
Keywords: self-restoration, open mining, damaged lands.
Введение. Баганурский угольный разрез расположен у подножья южного пологого склона хр. Малый Хэнтэй на высоте 1380 м над уровнем моря и занимает площадь 50 км2 при глубине 200 м. Разработка месторождения угля начата с 1978 г. и добыча его, в среднем, за год не превышает 3,2 млн. т, что обеспечивает 60% потребления энергетической отрасли Монголии.
К сожалению, в результате горнодобывающего производства произошло нарушение взаимодействующих природных компонентов, составляющие в целом антропогенный ландшафт. Так, например, к 2014 г. на территории Баганурского месторождения было выведено из сельскохозяйственного оборота более 400 га земель. А по прогнозным оценкам к концу разработки угольного разреза площадь нарушенных земель увеличится и составит около 618,2 га.
В связи с этим, рекультивации подлежат: поле разреза, внешние отвалы, технологические автодороги, железнодорожные пути, угольный склад, карьерная подстанция. На основании результатов собственных исследований и проекта горнотехнической рекультивации земель, нами были определены основные этапы самовосстановления территорий, составлена схема развития растительности на нарушенных землях, которая происходит по типу сингенеза.
Материал и методы исследований. Техногенные ландшафты коренным образом отличаются от природных: структурой и составом субстрата, альго-, микробо-, зоо-, фитоценозамим, биологической
продуктивностью, характером круговорота веществ и энергии, отсутствием развитого почвенного покрова, а также хозяйственной ценностью [1, 2, 3].
При добыче угля открытым способом, происходит перемещение горных пород и на поверхность выходят нижележащие пласты. Таким образом, в ходе гипергенеза образуется техногенный элювий, не имеющий ничего общего с зональными почвами и представляющий стерильные неоэкотопы, которые осваиваются организмами с «нуля». Возникает первичный экотоп, на котором поселяются пионерные растения, идут сингенетические сукцессии. А развитие растительности на нарушенных почвах идет по типу сингенеза в три стадии: пионерная, простая, сложная группировка (табл.).
Пионерная стадия. Поселение пионерной растительности в техногенном ландшафте начинается с начальной стадии освоения территории, а особенности ее развития — показатель экологической обстановки в местообитании. По вопросу формирования пионерных фитоценозов на нарушенных территориях нами использована методика естественного зарастания техногенных субстратов, предложенная В.В. Тарчевским [4].
Основу пионерной растительности на первых этапах формирования растительных сообществ составляют сорные растения. Первоначально заселение отвалов сорными растениями обусловлено механическими и физическими свойствами техногенного элювия, экспозицией откоса отвала, т.е. основными эдафическими условиями, от которых зависит закрепление и прорастание случайно попавших семян. Проведенные исследования по изучению особенностей сингенетических сукцессий биоты на отвалах вскрышных пород Баганурского месторождения показали, что уже через год после прекращения их отсыпки на отвалах появляется пионерная растительность. Исходное состояние субстрата накладывает отпечаток на прохождение первых стадий и скорость сукцессий. Так, например, на внешних отвалах вскрышных пород угольного разреза разного возраста (от 1 до 10 лет), не подвергнутых горнотехническому восстановлению, поселение растений на их поверхности начинается в год прекращения отсыпки. Если формирование отвала было завершено ранней весной, то в этом же году на его склонах появляются первые кустики верблюдки.
Таблица
Стадии восстановления растительных группировок на внешних отвалах Баганурского угольного разреза
Стадии восстановления Растительные группировки Доминирующие виды
1-3 год
I стадия Пионерные группировки Полынь Сиверса, полынь вейничная, солянка холмовая
От 3-4 лет до 6-8
II стадия Простые (начальные) группировки Полынь Сиверса, полынь вейничная
Многовидовые бурья-нистые Полыни вейничная, Сиверса, обыкновенная, чертополох поникший, иван-чай узколистный
Бобово-злаково-разнотравные Донник белый и ароматный, пырейник сибирский, люцерна серповидная, клевер люпиновый, горошек мышиный, лапчатка гусиная, иван-чай узколистный, полынь обыкновенная, липучка оттопыренная.
от 6-8 лет и старше
III стадия Разнотравно-злаковые Кровохлебка лекарственная, лапчатка пижмолистная, тысячелистник азиатский, люцерна серповидная, одуванчик Принтца, хвощ полевой, клевер люпиновый, остролодочник лесной, змееголовник поникший, мятлик кистевидный, ячмень гривастый, горошек мышиный, пырейник сибирский.
Стадия простая. Основу начальной (простой) растительности, поселяющейся на первичных эко-топах техногенных экосистем лесостепи, составляют обычно широко распространенные виды сорных и рудеральных растений [5]. Пионерами зарастания на отвалах Баганурского угольного разреза являются представители семейства сложноцветных, маревых, относящихся обычно к однолетним сеге-тальным и рудеральным: полыни Сиверса и вейничная, солянка холмовая. Для этих растений харак-
терна огромная семенная продуктивность. В большинстве они анемохоры, и их семена не имеют периода покоя и при наличии благоприятных условий способны прорастать на поверхности субстрата без заделки. Растения-пионеры быстро растут, обладают большой экологической пластичностью, способностью произрастать на субстратах, бедных элементами минерального питания, но при отсутствии конкуренции.
Начальный (простой) растительный покров мозаичен и не сомкнут, представлен разрозненными группировками полыни вейничной, полыни Сиверса, иван-чая узколистного. Большая часть растений произрастает в эрозионных бороздах, т.е. в местах, где создаются условия для задержания семян.
Кроме того, нами отмечено, что процесс естественного зарастания на отвалах, сложенных из элювиальных отложений песчаников, суглинков, алевролитов и аргиллитов, в целом происходит достаточно быстро. Все это свидетельствует об отсутствии токсичности и потенциальной плодородности пород и достаточной благоприятности экологических факторов.
Стадия сложной группировки. Смешанные (многовидовые) бурьянистые растительные группировки формируются на 3-4 год на склонах разных экспозиций. Формируется третья стадия сингенеза. Преобладают рудеральные виды: полыни вейничная, Сиверса, обыкновенная и сегетальные: чертополох поникший, липучка оттопыренная, иван-чай узколистный. На отдельных участках образуются простые группировки «чистых» зарослей полыней Сиверса и вейничной. Общее проективное покрытие колеблется от 50 до 80%. Постепенно поверхность отвала уплотняется, в субстрате начинает накапливаться органическое вещество, ухудшается аэрация и ослабляется нитрофикация. Из состава травостоя начинают выпадать растения-бурьяны.
Результаты исследования и их обсуждение. По нашим данным, накопление гумуса в верхнем слое пород, увеличение свободной поверхности способствует поселению и разрастанию рыхлодерно-винных (рыхлокустовых) злаков (пырейник сибирский) и бобовых. Бобовые способны в симбиозе с микроорганизмами фиксировать атмосферный азот, что позволяет им развиваться на субстратах с низким содержанием азота. Их семена, попадая в обогащенный органическими остатками горизонт, хорошо прорастают, закрепляются. Дальнейшее распространение растений и освоение новых территорий происходит как семенным, так и вегетативным путем. Азота бобовых хватает и на рыхлокусто-вые злаки, и на разнотравье. По склонам отвалов и на спланированных поверхностях поселяется люцерна серповидная, клевер люпиновый, мышиный горошек, лапчатки вильчатая и гусиная.
Нами отмечена еще одна интересная особенность, когда на скорость формирования фитоценоза влияет экспозиция откоса, плоская поверхность отвала. При этом северная часть откоса зарастает быстрее южной, поскольку это связано с лучшей влагообеспеченностью, более низкими летними температурами на поверхности отвалов. Температура на откосах южных экспозиций значительно выше, чем на выровненных поверхностях и откосах северных экспозиций. Несмотря на то, что песчаники, суглинки, алевролиты и аргиллиты имеют достаточно светлую окраску и обладают довольно высокой отражательной способностью, температура грунта на южных склонах в летний промежуток времени оказывается летальной для некоторых растений.
В ходе дальнейшего сингенеза растительного покрова главенствующая роль принадлежит одному из доминант в стадии простой группировки — доннику белому и ароматному. Смена этих сообществ и зарослей донника на разнотравно-злаковые начинается с 6-8 года зарастания. В связи с обогащением субстрата азотом за счет развития донника, еще в стадии простой растительной группировки энергично развиваются луговые и степные виды из группы разнотравья: кровохлебка лекарственная, лапчатка гусиная, тысячелистник азиатский, одуванчик, хвощ полевой, люцерна серповидная, клевер люпиновый, остролодочник лесной, змееголовник поникший; рыхлокустовые злаки, состоящие из мятлика кистевидного, ячменя гривастого.
Известно, что сингенетические сукцессии травяного покрова протекают под влиянием эдафиче-ских факторов через экотопический отбор. В этот период древесная растительность не оказывает влияния на травянистую составляющую. Проективное покрытие — на уровне 70%, но зато к этому времени увеличивается задернованность, верхние горизонты молодых почв переплетаются мочковатыми и стержневыми корневыми системами, с большей полнотой используется субстрат, но в то же время после отмирания растений происходит его обогащение органикой.
Поскольку на территории Баганурского угольного разреза наряду со степным и луговым, присутствует, лесной и кустарниковый типы растительных сообществ. Самозарастание происходит не только травянистой растительностью, но и древесными и кустарниковыми породами.
Растительные группировки с участием древесных видов, в основном, приурочены к верхней части склонов, спланированным вершинам и подножью отвалов. В основном это — осина, тополь, береза, облепиха, черемуха, ива, спирея, в небольшом количестве сосна обыкновенная. Чистые насаждения сосны встречены на северной экспозиции склонов центральной части внешних отвалов. Возраст деревьев 5-6 лет, средняя высота 0,6 м. Более молодые всходы были обнаружены на тех поверхностях отвалов, которые не заросли бурьянистой растительностью. В отсутствии конкуренции со стороны травостоя, подрост сосны начинает давать достаточно густую поросль.
Участки внешних отвалов, отсыпка которых была завершена в начале 90-х годов прошлого столетия, представлены разнотравно-злаковыми растительными сообществами, являющимися третьей стадией сингенеза. В то же время во вновь формирующемся ценозе еще десятки лет остаются признаки прежних условий и состояний, не достает некоторых видов, характерных для коренных сообществ зональных ненарушенных почв [5].
Выводы. На Баганурском угольном разрезе из-за отсутствия финансовых средств, передела собственности, а также изменения плана добычи полезных ископаемых, произошел большой разрыв во времени между формированием первого и второго внешних отвалов, и не начата биотехническая рекультивация нарушенных земель.
За последние 10-15 лет на поверхности отвалов, не прошедших первый этап рекультивации, происходит самовосстановление растительных группировок, и активно протекают стадии сингенетической сукцессии. Активное самовосстановление растительности на поверхности отвалов отчасти зависит от наличия потенциальной плодородности вскрышных пород. Поэтому мы считаем нецелесообразным разрушение образовавшихся экосистем и возобновление пионерной сукцессии.
На отвалах, где уже идет устойчивое формирование пионерной растительности, выравнивание и улучшение поверхности можно производить частично и осуществить естественное озеленение.
Литература
1. Альберг Н. И. Региональные особенности восстановления геосистем Западного Забайкалья, нарушенных горнодобывающим производством (на примере Тугнуйского угольного разреза): автореф. дис. ... канд. геогр. наук. — Улан-Удэ, 2006. — 22 с.
2. Махонина Г. И., Чибик Т. С. Некоторые закономерности процессов естественного восстановления растительного и почвенного покрова на отвалах открытых разработок Урала // Теоретические и практические проблемы рекультивации нарушенных земель. — М., 1975. — С. 344-347.
3. Снытко В. А., Нефедьева Л. Г., Дубынина С. С. Тенденция восстановления нарушенных земель (на примере отвалов угольных карьеров КАТЭКа) // География и природные ресурсы. — 1988. — № 1. — С. 56-61.
4. Тарчевский В. В. Изучение естественной растительности как необходимый этап биологической рекультивации отвалов при открытой добыче бурых и каменных углей // Растения и промышленная среда. — Киев: Наукова думка, 1968. — С. 19-27.
5. Экология и рекультивация техногенных ландшафтов / И.М. Гаджиев, В.М. Курачев, Ф.К. Рагим-заде и др. — Новосибирск: Наука, 1992. — 305 с.
References
1. Al'berg N. I. Regional'nye osobennosti vosstanovleniya geosistem Zapadnogo Zabaikal'ya, narushennykh gor-nodobyvayushchim proizvodstvom (naprimere Tugnuiskogo ugol'nogo razreza). Avtoref. dis. ... kand. geogr. nauk [Regional features of recovery of Western Transbaikal geosystems disturbed by mining operations (on the example of Tugnuisky coal mine). Author's abstract of Cand. geogr. sci. diss.]. Ulan-Ude, 2006. 22 p.
2. Makhonina G. I., Chibik T. S. Nekotorye zakonomernosti protsessov estestvennogo vosstanovleniya ras-titel'nogo i pochvennogo pokrova na otvalakh otkrytykh razrabotok Urala [Some regularities of vegetation and soil cover natural restoration on the tailings of Urals surface mining]. Teoreticheskie i prakticheskie problemy rekul'tivatsii narushennykh zemel' - Theoretical and practical problems of land reclamation. Pp. 344-347.
3. Snytko V. A., Nefed'eva L. G., Dubynina S. S. Tendentsiya vosstanovleniya narushennykh zemel' (na primere otvalov ugol'nykh kar'erov KATEKa) [Trend of disturbed lands restoration (on the example of KATEK coal pits dumps)]. Geografiya i prirodnye resursy - Geography and natural resources. 1988. No. 1. Pp. 56-61.
4. Tarchevskii V. V. Izuchenie estestvennoi rastitel'nosti kak neobkhodimyi etap biologicheskoi rekul'tivatsii otvalov pri otkrytoi dobyche burykh i kamennykh uglei [Study of natural vegetation as a necessary stage of biological remediation dumps at open pit lignite and coal]. Rasteniya i promyshlennaya sreda - Plants and industrial environment. Kiev: Naukova dumka, 1968. Pp. 19-27.
Gadzhiev I. M., Kurachev V. M., Ragim-zade F. K. et al. Ekologiya i rekul'tivatsiya tekhnogennykh landshaftov [Ecology and reclamation of man-made landscapes]. Novosibirsk: Nauka, 1992. 305 p.
