СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЭКОСИСТЕМ, НАРУШЕННЫХ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ
RESTORATION METHOD OF DISTURBED ECOSYSTEMS AT OPEN DEVELOPMENT OF DEPOSITS OF MINERAL RESOURCES

Изобретение относится к горному делу и может использоваться при биологической рекультивации отвалов вскрышных пород, ориентировано на восстановление ранее уничтоженных горными работами растительных сообществ, в частности, на отвалах вскрышных работ при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом.
Известен способ биологической рекультивации отвалов вскрышных пород с использованием посева семян трав для создания на отвалах злаково-бобовых агроценозов (принятый за аналог), недостатками которого являются ограниченность числа высеваемых видов, крайне низкое видовое разнообразие агроценозов по сравнению с естественными травянистыми сообществами и их неустойчивость, обусловливающая необходимость периодического искусственного возобновления.
Известен также способ восстановления многовидовой степной растительности (принятый за прототип), разработанный для восстановления поликомпонентных самоподдерживающихся степных фитоценозов кормовой направленности, предусматривающий внесение посевной травосмеси более высокого видового богатства на подготовленную методами земледелия почву. Способ включает включающий механизированную уборку смесей семян на пространственно разобщенных целинных семенниках-донорах, их сушку на воздухе, обеспечение формирования самоподдерживающейся степи, близкой к зональной степной растительности по флористическому составу, продуктивности и устойчивости к сорнякам (патент № RU 2481761 - Способ восстановления многовидовой степной растительности).
Недостатками указанного способа восстановления многовидовой степной растительности являются:
- Необходимость проведения на восстанавливаемых участках системы обработки почвы: вспашки или плоскорезной обработки, борьбы с сорной растительностью, а также боронования и послепосевного прикатывания, что не может быть применено на отвалах вскрышных пород вследствие их высокой каменистости вне зависимости от срока давности планировки, а технологическое улучшение почвенно-экологических условий отвалов вскрышных пород достигается только путем нанесения слоя потенциально плодородных пород;
- Способ предусматривает предпосевное объединение смеси семян, подготовленной от разных сроков скашивания, что является дополнительным мероприятием, значительно увеличивающим трудовые и материальные затраты - при рекультивации отвалов необходимо, во-первых, минимизировать количество промежуточных стадий при подготовке и хранению травяно-семенной массы, во-вторых, исключить выполнение ручных работ;
- Технологическая схема способа предполагает наличие конвейера дорогостоящей сельскохозяйственной техники, которой нет на угледобывающих предприятиях - ее приобретение предприятиями не целесообразно, а ее использование на отвалах не эффективно вследствие резкой неоднородности рельефа отвалов и размещения участков рекультивации в пределах действующих горных отводов угледобывающих предприятий.
Таким образом, данный способ восстановления многовидовой степной растительности не является адаптированным к вышеуказанным экологическим, технологическим и эксплуатационным особенностям отвалов, которые в значительной степени отличаются от условий зонального земледелия, что является существенным недостатком, ограничивающим область его применения.
Техническим результатом заявляемого изобретения является создание на рекультивируемых отвалах лугово-степных фитоценозов, видовой состав которых максимально приближен к естественным степным сообществам, многократное снижение сроков восстановления устойчивых экосистем и повышение эколого-биологических качеств рекультивируемых земель.
Указанный технический результат заявляемого изобретения достигается тем, что, согласно изобретению, для восстановления самоподдерживающейся степи, близкой к зональной степной растительности по флористическому составу, продуктивности и устойчивости к сорнякам экосистем, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, производится механизированная уборка смесей семян на пространственно разобщенных целинных семенниках-донорах, их сушка на воздухе, на отвалы вскрышных пород наносят потенциально плодородный слой суглинков, а механизированную уборку смесей семян проводят путем скашивания травостоя, сушку смесей семян осуществляют в скошенной травяно-семенной массе, которую скатывают в рулоны, транспортируют на отвалы вскрышных пород, единовременно измельчают и разбрасывают на поверхность потенциально плодородного слоя.
Предлагаемый способ восстановления экосистем, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, заключается в том, что при подготовке участка рекультивации проводят планировку отвала (фиг. 1) и наносят потенциально плодородный слой суглинков мощностью 10-15 см (фиг. 2), содержащий минимальное количество семенного материала сорных видов растений. На ненарушенных участках коренной степи в сроки, установленные в ходе фенологического мониторинга, соответствующие срокам начала созревания большинства степных видов растений, производят скашивание травостоя в валки (фиг. 3). После подсушивания скошенной травяно-семенной массы до влажности 35-40% проводят подбор валков рулонными пресс-подборщиками (фиг. 4). Для ускорения формирования степного сообщества, достижения его наибольшей видовой емкости и устойчивости степных видов при конкуренции с сорной растительностью кошение осуществляют с площади, троекратно превышающей площадь участка рекультивации. Сроки скашивания и их количество - 2-3 - устанавливают в зависимости от видового состава травостоя. Рулоны с травяно-семенной массой сразу транспортируют на участок рекультивации (фиг. 5), где выдерживают на открытом воздухе для окончательного дозревания содержащихся в травяно-семенной массе семян (фиг. 6). Поздней осенью перед установлением снегового покрова, рулоны с травяно-семенной массой измельчают и разбрасывают, единовременно, поверхностно, послойно от каждого срока скашивания, с помощью передвижных агрегатируемых измельчителей рулонов сена (фиг. 7). Измельченная и разбросанная травяно-семенная масса выполняет роль мульчи, способствующей прорастанию содержащихся в ней семян и сохранению всходов степных видов растений.
На второй год вегетации на участках рекультивации формируется паразональное степной сообщество с проективным покрытием 70% и участием до 100 видов растений, эдификаторами сообществ выступают чисто степные виды: жабрица Ледебура (Seseli ledebourii), качим Патрэна (Gypsophila patrinii), ковыль волосатик (Stipa capillata), ковыль перистый (S. pennata), копеечник Гмелина (Hedysarum gmelinii), люцерна серповидная (Medicago falcata), полынь австрийская (Artemisia austriacd), углостебельник красивый (Goniolimon speciosum) и другие. Большинство степных видов на второй год вступают в фазу плодоношения, что способствует самовоспроизводству лугово-степного сообщества и полному освоению свободного пространства (фиг. 8).
Экспериментальные работы по разработке данного способа и его производственная апробация проведены на отвалах Виноградовского угольного разреза ПАО «Кузбасская топливная компания».
Эффективность предлагаемого способа восстановления экосистем, нарушенных при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, оценивается за счет:
- Создания на отвалах лугово-степных фитоценозов, на 40-60% соответствующих видовому составу зональной степной растительности на второй год вегетации;
- Повышения эколого-биологической ценности рекультивируемых земель;
- Снижения сроков формирования устойчивых многовидовых сообществ;
- Ускорения ввода рекультивируемых земель в категории земель запаса, особо охраняемых природных территорий и сельскохозяйственного назначения;
- Обеспечения возможностей естественного поселения степных видов на сопредельные нарушенные участки при их самозарастании;
- Восстановления площадей степных экосистем;
- Сохранения и увеличения популяций редких и исчезающих видов растений.