CC BY
43
Литература
1. Борзенков А.А. Влияние урбанизированных территорий г. Курска на поверхностные воды: автореф. дис. ... канд. географ. наук. - Курск, 2007. — С. 13-22.
2. Методические указания по разработке нормативов допустимого воздействия на водные объекты. - М., 2007. - С.14.
3. Патент РФ № 2011122173, 31.05.2011.
Волкова С.Н., Сивак Е.Е., Потемкин С.Н. Способ определения допустимого количества привносимых микробиологических показателей в водных объектах // Патент России № 2481574, 10.05.2013.
4. Патент РФ № 2011115673, 20.04.2011.
Волкова С.Н., Сивак Е.Е., Потемкин С.Н. Способ определения предельно допустимой концентрации загрязняющих веществ в водных объектах// Патент России № 2480747, 27.04.2013.
5. Патент РФ № 2009122978, 16.06.2009.
Волкова С.Н., Сивак Е.Е., Панченко И.В. Способ определения нормативов допустимого воздействия загрязняющих веществ на водные объекты// Патент России № 2417957, 10.05.2011.
6. Allaby Michael Maximillian Dictionary of the Environment.L., 1986 - P.210.
7. Grzimek's Encyclopedia of Ecology. N.Y., 1976. - 705 p.
8. Webster's Dictionary. New York: Random House, 1995. - P. 423.
9. Betriebliche Umweltoekonomie: eine praxisorientierte Einfuehrung/von Wicke L. Haasis H.-D., Schafhausen F.-J., Schulz W.- Vuenchen, Vahlen, 1992.
10. Einfuehrung in die Oekologische Oekonomik - An Introduction to Ecological Economics / Robert Costanza ... Stuttgart: Lucius und Lucius, 2001.
11. Handbuch Umweltcontrolling/hrsg. vom Bundesumweltministerium und Umweltbundesamt. Muenchen: Vahlen, 1995.
12. National Environmental Policies: A Comparative Study of Capacity-Building/ M. Jaenicke, H. Weidner (eds). - Berlin, Heidelbeerg, NewYork etc.: Springer, 1996.
13. Schulz E., Schulz W. Oekomanagement. - Muenchen: Verlag C.H. Beck, 1994.
14. Siebert H. Economics of the Environment. Theoru and Policy. - Berlin: Springer, 1992.
15. Wicke L. Umweltoekonomie.- Muenchen: Vahlen, 1989.
References
1. Borzenkov A. A. the Influence of urbanized territories of Kursk on surface water. The author's abstract dis. Cand. geographer. Sciences // Kursk state University. - Kursk, 2007. - S. 13-22.
2. Guidelines for the development of norms of permissible impact on water bodies, M., 2007. (appr. the order of the MNR of the Russian Federation dated 12.12.2007 No. 328)- P. 14.
3. RF patent № 2011122173, 31.05.2011.
Volkova S. N., Sivak, E. E., Potemkin S. N. Method of determining the allowed amount of introduced microbial indicators in water bodies // Patent of Russia № 2481574, 10.05.2013.
4. RF patent № 2011115673, 20.04.2011.
Volkova S. N., Sivak, E. E., Potemkin S. N. Method for determining the maximum permissible concentration of pollutants in water bodies// Patent of Russia № 2480747, 27.04.2013.
5. RF patent № 2009122978, 16.06.2009.
Volkova S. N., Sivak, E. E., Panchenko V. I. method of determining the norms of permissible impact of pollutants on water bodies// Patent of Russia № 2417957, 10.05.2011.
6. Michael Allaby Maximillian Dictionary of the Environment.L., 1986 - P. 210.
7. Grzimek''s Encyclopedia of Ecology. N. Y., 1976. - 705 p.
8. 8.Webster's Dictionary. New York: Random House, 1995. - P. 423.
9. Betriebliche Umweltoekonomie: eine praxisorientierte Einfuehrung/von Wicke L. Haasis, H.-D., Schafhausen F.-J., W. Schulz - Vuenchen, Vahlen, 1992.
10. Einfuehrung in die Oekologische Oekonomik - An Introduction to Ecological Economics by Robert Costanza ... Stuttgart: Lucius und Lucius, 2001.
11. Handbuch Umweltcontrolling/hrsg. vom Bundesumweltministerium und Umweltbundesamt. München: Vahlen, 1995.
12. National Environmental Policies: A Comparative Study of Capacity-Building/ M. Jaenicke, H. Weidner (eds). - Berlin, Heidelbeerg, NewYork etc.: Springer, 1996.
13. Schulz E., Schulz W. Oekomanagement. - Muenchen: Verlag C. H. Beck, 1994.
14. Siebert H. Economics of the Environment. Theoru and Policy. - Berlin: Springer, 1992.
15. Wicke L. Umweltoekonomie.- München: Vahlen, 1989.
УДК 574:553.3/4 (470.323)
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЛАНДШАФТА КУРСКОЙ МАГНИТНОЙ АНОМАЛИИ В ХОДЕ ОТКРЫТОЙ ДОБЫЧИ ЖЕЛЕЗНОЙ РУДЫ
ПИГОРЕВ И.Я.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, проректор по научной работе и инновациям ФГБОУ ВО Курская ГСХА, e-mail: [email protected], тел. 8(4712) 53-13-35.
СОЛОШЕНКО В.М.,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой менеджмента ФГБОУ ВО Курская ГСХА
Реферат. Рассмотрено экологическое состояние железорудных предприятий Курской магнитной аномалии (КМА), ведущих добычу железной руды открытым способом и формирующих наземные отвалы из вскрышных пород надрудных геологических горизонтов. Изучен микроклимат техногенных ландшафтов, который по ряду показателей носит азональный характер с негативным влиянием на окружающую среду (воздух, почвы, человека). На основании многолетних наблюдений и учетов раскрыты причины и факторы проявления эрозионно-дефляционных процессов в искусственно сформированных геосистемах. Определены темпы и особенности формирования растительных сукцессий на отвалах разного возраста и породного состава. Установлены темпы накопления органического вещества и питательных веществ молодых почвах. Изучены и рекомендованы производству приемы искусственной достройки биоты путем залужения и облесения породных отвалов. Биологическая рекультивация санитарно-защитного назначения способствует водопоглощению, снижению водной эрозии и полному прекращению дефляционных процессов. Приведен ассортимент травянистых и древесно-кустарниковых культур для проведения рекультивации, предлагается технология залужения и облесения отвалов со сроком окупаемости работ 1,5 - 2,5 года.
Ключевые слова. Железорудное месторождение, породный отвал, вскрышные породы, техногенный ландшафт, искусственные геосистемы, плато, берма, склон, лессовидный суглинок, глина келловея, мел, песок, грунтосмесь, песчано-глинистые отложения девона, экспозиция, запасы воды, водный режим, микроклимат, фитоценоз, эрозия, размывающая скорость, смыв, дефляция, биота, естественное зарастание, залужение, облесение, древесно-кустарниковые культуры, рекультивация, экономическая эффективность.
ENVIRONMENTAL CHANGES IN THE LANDSCAPE OF THE KURSK MAGNETIC ANOMALY DURING OPEN-PIT MINING OF IRON ORE
PIGOREV I.Y.,
Doctor of Agricultural Science, Professor, Vice-Rector for Research and Innovation, Kursk state agricultural Academy, Kursk, e-mail: kursknich@gmail, ph 8(4712)53-13-35.
SOLOSHENKO V.M.,
Professor, head of the Department of Management at the Federal STATE budget institution "Kursk state agricultural Academy"
Еssay. This research studied the ecological state of the iron ore enterprises of the Kursk Magnetic Anomaly (KMA), which carried out open-pit mining of iron ore and formed land dumps of rocks of above-ore geological horizons. It also studied the microclimate of man-made landscapes, which is of azonal character by some indicators and which produces a negative impact on the environment (air, soil, people). Reasons and display of erosion-deflation processes in artificial geological systems were discovered by long-term observations. Moreover, the rates and prominent features of forming plant species on piles of different age and rock composition were determined. This research also established the accumulation rate of organic matter and nutrients in new soils. It also studied and recommended methods of forming artificial organic matter by grassing and forestation of waste dumps. Biological reclamation of sanitary-protective purpose helps water absorption, it reduces water erosion and stops deflation processes. This research offers the assortment of grassy and woody-bushy plant species for soil reclamation and technology of grassing and forestation of dumps with payback period of work for 1.5-2.5 years.
Key words. Iron ore deposits, rock dumps, man-made landscape, artificial geo-systems, plateau, slope, loess-like loam, Callovian clay, chalk, sand, soil mixture, sand and clay sediments of the Devonian, exposure, water supply, water regime, microclimate, phyto-cenosis, erosion, erosion speed, washing away, deflation, natural overgrowing, grassing, forestation, woody-bushy plant species, reclamation, economic efficiency.
Актуальность. Основной и наиболее прогрессивной формой нарушения в условиях горнорудного производства являются отвалы вскрышных пород, объемы которых на КМА к 2015 году достигли 2 млрд. м3. Внешние отвалы пород и надрудных геологических горизонтов являются качественно новым техногенным образованием с особыми экологическими условиями, находящимися в состоянии активного взаимодействия с окружающей средой.
Искусственные геосистемы, сформированные породами рыхлой вскрыши с высотой более 150 метров и наличием крутосколонов, характеризуются экологической нестабильностью. Энергия рельефа в сочетании с абиотическими факторами формируют многообразие дефляционно-эрозионных процессов, протекающих в десятки и сотни раз интенсивнее, чем в природных условиях. Особенности гидротермического режима породных отвалов создают индивидуальный микрокли-
мат, влияние которого выходит за пределы техногенных экосистем и часто носит азональный характер.
Учитывая, что эволюционное преобразование горных пород и исходных форм рельефа в устойчивые природно-техногенные комплексы естественным путем идет крайне медленно, существует реальная необходимость восполнения биоты путем создания культурных фитоценозов.
Целью работы являлось изучение экологических условий отвалов вскрышных пород Курской магнитной аномалии (КМА) и разработка фитомелиоративных приемов повышения биологической продуктивности техногенных экосистем с целью стабилизации экзогенных процессов и снижения негативного воздействия на природную среду.
Использованы многолетние данные (1980-2014 гг.) стационарных площадок и опытных полей.
Условия и методы исследований. Объектами исследований свойств эдафотопов, их устойчивости к
воздействию абиотических факторов служили внешние отвалы КМА. Опыты по эродируемости пород и разработка эффективных способов биологической рекультивации техногенного ландшафта проводились на автомобильных и железнодорожных отвалах Стойленского, Лебединского и Михайловского горно-обогатительных комбинатах (ГОКах). Определение гранулометрического состава, физических и агрохимических свойств поч-вогрунтов проводили общепринятыми агрохимическими методами. Валовые формы тяжелых металлов определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии.
Методики определения метеоусловий, водоудержи-вающей способности пород и энергетического состояния влаги соответствуют подходам и требованиям соответствующих отраслей наук.
Вынос и аккумуляцию техногенного элювия в ходе дефляционно-эрозионных процессов учитывали по реперам собственной конструкции в сочетании с методом водороин. Устойчивость вскрышных пород к размыву водным потоком определяли в среднем гидравлическом лотке. Для моделирования эрозионных процессов в условиях техногенного ландшафта, характеризующегося крутосклонами, использовалась дождевальная установка на базе насосной станции СНП 50/80. Математическую обработку экспериментальных данных осуществляли методами дисперсионного, корреляционно-регрессионного анализов по Доспехову Б.А. (1985).
Лабораторно-полевые исследования и наблюдения показали, что морфологические и эдафические особенности породных отвалов формируют ландшафтный радиационный режим (за теплый период на склоны крутизной 35-38 южной и западной экспозиций поступает суммарной радиации в 16,5 - 29,1% больше, а в северной на 29,6 % меньше, чем на горизонтальную поверхность), который в совокупности с прочими абиотическими факторами создает местный микроклимат азонального характера. Вскрышные породы КМА неоднородны по гранулометрическому составу (от песчаного до глинистого), водно-физическим свойствам и в основной своей массе нетоксичны, не засолены и имеют низкий уровень плодородия.
Капиллярный механизм водоудержания и низкий потенциал влаги в породах придает ей подвижность и доступность растениям. Малое количество водоудер-живающих пор ^ 0,02 - 15 мкм) приводит к быстрому иссушению верхнего слоя и слабому капиллярному подтоку влаги с нижних горизонтов. Реологическое состояние почвогрунтов, соответствующее «физической спелости», наступает на 6 - 7 дней раньше, чем у почв черноземного типа.
Основным источником увлажнения породных отвалов являются атмосферные осадки, величина которых в 1,2-1,5 раза ниже зонального режима и зависит от рельефа отвалов. Увеличение размера отвалов с 20 до 100 га позволяет сократить количество склонов в общей площади и тем самым повысить годовое поступление атмосферных осадков на 25,0 %, или с 67,2 до 84,0 % от количества на ненарушенном ландшафте. Физическое испарение в атмосферу является основной расходной статьей водного баланса техногенного ландшафта. Иссушение в теплый период верхнего слоя породы создает дефицит испарения, превышающий зональный показатель в 1 -3 раза, а индекс сухости на склонах отвалов алевритов юры и песка достигает 2,2-2,5 [1, 2].
В условиях умеренно недостаточного увлажнения гидротермический режим склонов и плато всех породных отвалов, кроме меловых, носит аридный характер и нетипичен для климата лесостепной зоны [3, 4, 5].
Породы в поверхностных отвалах имеют непромывной тип водного режима следующих видов: техно-
генный лесостепной (бермы отвалов мела и глины кел-ловея); техногенный степной (все равнинные участки, кроме берм меловых и глинистых отвалов, а также склоны отвалов суглинка, глин, мела и грунтосмеси); техногенный полупустынный (склоны отвалов алеврита юры, песка и песчано-глинистых отложений девона).
В нестабильности техногенных экосистем высока роль абиотических факторов. До 92 % атмосферных осадков на склонах породных отвалов являются стоко-образующими, формирующими различные по форме и величине эрозионные процессы со среднегодовым смывом до 200 т/га (таблица 1).
Таблица 1 - Ливневая эрозия на породных отвалах КМА (среднее по склонам разновозрастных отвалов
Ливневая эрозия на южных и юго-западных склонах идет на 25 - 39 % активнее, чем на северных. Неравномерное распределение снежного покрова по склонам отвала и их элементам обуславливает различные режимы таяния снега и эродируемости склонов.
На инсолируемых склонах с большим притоком солнечной радиации интенсивность снеготаяния выше, чем на теневых и увеличивается по мере возрастания крутизны склона. Снеготаяние на южных склонах начинается на 8-10 дней раньше по сравнению с западными и на 10-12 дней - по сравнению с северными склонами.
Величина стока при снеготаянии находится в тесной связи как с запасами воды в снеге, так и с глубиной промерзания. Оценка уровня их взаимосвязи показала, что фактор глубины промерзания в уравнениях множественной регрессии имеет меньшую значимость по сравнению с запасами воды в снеге, который определял от 91 до 97 % варьирования величины стока талых вод на отвалах различных пород. Тесный характер связи между этими двумя факторами позволяет предложить эмпирические уравнения связи между величиной стока и запасом воды в снеге для основных вскрышных пород (таблица 2).
Полученные уравнения с высокой степенью достоверности позволяют прогнозировать сток талых вод с различных породных отвалов на склонах с естественными углами откосов в разных погодных условиях. Исследования показали, что парные величины корреляции величины смыва с запасом воды в снеге изменялись от 6 до 94 %, с глубиной промерзания - от 36 до 89 % (таблица 3).
(1980-2014 гг.)
Порода слагающая отвал Осадки теплого периода Сток, мм Коэффициент стока Смыв, т/га
всего стокооб-разующие
Суглинок лессовидный 307 251 153,2 0,61 117,8
Глина келло-вая 314 264 234,1 0,89 14,7
Тел турона 302 232 86,9 0,38 16,4
Песок сеноман-альба 317 69 5,4 0,08 12,4
Грунтосмесь (мел+песок) 301 207 137,8 0,67 90,2
Алеврит юры 298 222 154,3 0,70 198,7
Песчано-глинистые отложения девона 309 261 239,2 0,92 113,8
Таблица 2 - Эмпирические уравнения для прогноза стока талых вод (у) со склонов по запасу воды в снеге (х)
Порода Уравнения Коэффициент множественной корреляции
Мел турона 1ст=0,70х+3,4 0,99
Грунтосмесь 1ст=0,56х+3,7 0,99
Песок сеноман-альба 1ст=0,24х+3,4 0,97
Алеврит юры 1ст=0,43х+5,8 0,97
Песчано-глинистые отложения девона 1ст=0,62х+5,7 0,99
Таблица 3 - Эмпирические уравнения прогноза смыва пород (") со склонов отвалов по глубине их
Объективным показателем эродируемости пород в отвалах является критическая размывающая скорость водного потока, при которой начинается отрыв и перенос механических частиц. У представленных пород она колеблется от 0,11 (алеврит юры) до 0,41 м/с (глина келловея). Установлено, что устойчивость пород размыву снижается при нарушении природного сложения в 1,1 - 2,0 раза (таблица 4).
Таблица 4 - Средние размывающие скорости (м/с)
Изучение эродируемости пород в гидролотке и методом искусственного дождевания позволило выявить тесную корреляционную связь величины смыва с размывающей скоростью водного потока и расположить породы КМА по устойчивости к ливневой эрозии в следующий возрастающий ряд: алевриты юры ^ пес-чано-глинистые отложения девона ^ грунтосмесь ^ суглинок лессовидный ^ глина келловея ^ песок ^ мел.
Экспериментально установлено влияние факторов эрозии на величину стока и смыва с породных отвалов, а также получены эмпирические уравнения учета этих показателей для основных пород КМА. Это позволяет
прогнозировать эрозионные процессы и их экологические последствия.
Оптимальная крутизна склонов в противоэрозион-ном отношении составляет: для глин келловея, мела и песка 16 - 170, суглинка лессовидного и грунтосмесей 14 - 150, алевритов юры и песчано-глинистых отложений девона 12 - 140.
На более крутых склонах смыв резко возрастает.
Горнопромышленные ландшафты железорудных месторождений создают пестроту рельефа с ярко выраженными значениями перепада высот. Это влияет на климатические характеристики, одной из которых является скорость ветра. Если в условиях равнинного рельефа воздушный поток имеет практически постоянную скорость, то при движении его по пересеченному рельефу скорость меняется в зависимости от крутизны и экспозиции склонов.
Изучение аэродинамики породных отвалов показало изменение скорости воздушных потоков, которая возрастает на вершине наветренного склона в 2,2 раза, в «ветровых коридорах» - в 2,5 раза и снижается на заветренных склонах в 12 раз. Увеличение крутизны склона в 12 раз (с 3 до 360) приводит к росту градиента скорости в 1,8 - 2,0 раза, а дефляционной силы на наветренном склоне - в 10 раз. Азональный гидротермический режим пород и низкие критические скорости ветра, при которых начинается отрыв частиц (алевриты юры - 2,3 м/с, песок - 3,9 м/с), приводит к развитию дефляционных процессов с годовым выносом эолового материала с отвалов: алевритов юры - 67,9 т/га, песка -57,1 т/га, лессовидного суглинка - 10,9 т/га.
Наблюдения за распределением эолового материала на прилегающей к отвалам территории показали, что эта величина зависит от розы ветров и убывает с удалением от очага дефляции (таблица 5).
Наблюдения за влиянием продуктов дефляции и водной эрозии на урожай сельскохозяйственных культур показал, что пыль, попадая на поверхность листа и забивая устьица, нарушает дыхание и фотосинтетическую деятельность растений. В итоге урожай зерновых культур на прилегающим к отвалам полям ниже на 0,15 - 0,20 т/га.
Проведенный опыт с рудной пылью, внесенной частично в почву, частично по всходам, показал отчетливую зависимость урожая не только от дозы пыли, но и от плодородия почвы. Небольшие дозы рудной пыли (100, 200 кг/га) снижают урожай зерновых и крупяных культур на слабогумусированных породах (суглинок, мел), а на черноземе не оказывают заметного влияния. Увеличение дозы до 400 и 500 кг/га приводило к снижению урожая проса на 0,02 - 0,03 т/га.
На многолетних травах (эспарцет песчаный, люцерна синегибридная) повышенная запыленность приводила к сокращению вегетационного периода трав и снижению урожая трав на 15 - 22 %.
На ранних стадиях формирования техногенные ландшафты безжизненны, но природа не терпит биологического вакуума и заполняет эти пустоши биологическими формами с прилегающих к отвалам территорий.
промерзания (у) и запасу воды в снеге (х)
Порода Экспозиция склона (С, Ю) Уравнения Коэффициент множественной корреляции
Мел турона С Ш=0,30х+8,9 0,94
Ю Ш=0,44х+2,3 0,62
Грунтосмесь С Ш=0,55х+29,5 0,73
Ю Ш=0,12у+1,26х-15,8 0,89
Песок С Ш=0,17х+9,6 0,68
сеноман-альба Ю Ш=0,03у+0,44х-7,4 0,88
С Ш=0,45х+77,5 0,36
Алеврит юры Ю Ш= - 0,32у+0,60х+63,9 0,93
Песчано- С Ш= -0,33у+101,6 0,61
глинистые Ю Ш= -0,17у+57,6 0,74
отложения
девона
водного потока для вскрышных пород КМА
Порода Состояние образца
ненарушенный взрыхленный
Суглинок лессовидный 0,30 0,15
Глина келловея 0,72 0,41
Мел турона 0,36 0,24
Песок сеноман-альба 0,20 0,19
Алеврит юры 0,12 0,11
Песчано-глинистые отложения девона 0,18 0,16
Таблица 5 - Выпадение пыли на прилегающую к
породным отвалам территорию (кг/га за год)
Породы Удаление от отвала, км
0,5 1 2 3 5
Песок 1916 1014 341 297 161
Алеврит юры 2419 1783 752 628 363
Мел 514 481 440 318 243
Глина келловея 397 336 302 272 207
Самозарастание идет медленно, а продуктивность фи-тоценозов и сроки прохождения стадии сингенеза зависят от свойств пород и абиотических факторов среды обитания. Установлено, что в самозарастании отвалов участвует до 90 видов растений из 21 семейства, которые являются индикатором экологического состояний эдафотопа. Почвообразование самозарастающих отвалов определяется величиной фитомассы, которая в наших условиях позволяет ежегодно накапливать в молодых почвах 0,018 - 0,203 т/га азота, 0,04 - 0,027 т/га фосфора и 0,026 - 0,153 т/га калия [6, 7, 8, 9].
Естественные фитоценозы увеличивают поступление влаги на 0,2 - 12,2 % и снижают поверхностный сток на 9-летних отвалах на 24 - 79 %, а 20-летних - на 100 %.
Суммарное испарение на 20-летних отвалах за счет транспирации возрастает на мелу в 1,9 раза; песке - в 1,4; грунтосмеси - в 2,3; алевритах юры - в 2,9 и девонских отложениях - в 1,1 раза. Это улучшает гидротермический режим эдафотопа и приземных слоев атмосферы территории ландшафта [10, 11, 12].
Для ускоренной достройки биоты в техногенном ландшафте и формирования культурных фитоценозов санитарно-защитного назначения использовались культуры симбиотрофного типа питания (люцерна, эспарцет, донник, акация, облепиха и др.). Они легче адаптируются к условиям эдафотопа и формируют ко 2-му году жизни травы до 8,0 т/га, а древесно-кустарниковые культуры - до 2,41 т/га сухой биомассы с проективным покрытием соответственно 92 - 95 % и 65 - 72 % [4].
Под влиянием культурных фитоценозов и гумификации растительных остатков идет улучшение агрохимических (увеличение гумуса в 1,9 - 10,2 раза, подвижных форм азота, фосфора и калия в 0,5 - 4,5 раза) и физических (увеличение МГ воды на 5 - 37 %, пористости на 11,4 - 14,3 %, водопрочных агрегатов на 18 - 49 %, снижение плотности твердой фазы на 4 - 6%, а объемной массы на 8 - 11 %) свойств молодых почв. Культурные фитоценозы увеличивают в 1,1 - 1,3 раза поступление влаги на поверхность склона и снижают в 1,3
- 3,2 раза поверхностный сток. Залужение и облесение склонов породных отвалов увеличивает водопоглоще-ние и снижает водную эрозию в десятки раз. В травостое снижается испаряемость в 1,8 раза, в лесопосадках
- в 3,1 раза, увеличение эвапотранспирации на 137 -151 мм сокращает дефицит испарения и формирует индекс сухости ландшафта в пределах 1,1 - 1,5. Характер вертикального профиля метеоусловий способствует полному прекращению дефляции под травами 4-х лет и древесно-кустарниковыми культурами старше 5-ти лет [13, 14, 15, 16].
Экономическая эффективность санитарно -защитной рекультивации, рассчитанная по величине предотвращаемого ущерба в ходе залужения и облесения породных отвалов, колеблется в фитоценозах 1 -го года - 0-0,73; 2-го года 0,1-0,96 и 3-го года - 0,21-1,19.
Минимальный срок окупаемости залужения - 1,3 года, а облесения - 2,3 года [17].
Выводы. Открытая добыча железной руды на КМА связана с отвалообразованием на прилегающей к карьеру территории. Это нарушает природный ландшафт Средне-Русской равнины, а на отвалах, сформированных породами разного геологического возраста, складывается азональный микроклимат с выраженными эрозионно-дефляционными процессами, протекающими в десятки и сотни раз активнее, чем в природных условиях.
С целью устранения отрицательного влияния техногенного ландшафта на окружающую среду предлагаются приемы ускоренной достройки биоты на отвалах железорудных предприятиях (Стойленский, Лебединский, Михайловский горно-обогатительные комбинаты) путем проведения рекультивации санитарно -гигиенического назначения с использованием многолетних трав и древесно-кустарниковых культур.
Предложения.
1. С целью снижения влияния техногенного ландшафта на окружающую среду отвалообразование следует вести с учетом последующей биологической рекультивации. Для этого отвалы целесообразно размещать с юга на север, с преобладанием склонов восточной и западной экспозиций. Отвалообразование желательно вести грунтосмесями из мела и песка, мела и девонских отложений, мела, песка и девонских отложений в равных объемных отношениях.
2. Биологическую рекультивацию санитарно-защитного назначения надо осуществлять сразу после отсыпки отвалов. Залужение с поверхности отвалов следует использовать для суглинков лессовидных, алевритов юры и их смесей - люцерну гибридную, клевер красный, клевер луговой, донник белый, травосмесь - костра, люцерны и клевера; для песков - эспарцет песчаный и смесь эспарцета с овсяницей и костром; для глины келловея, мела и песчано-глинистых отложений девона - люцерну гибридную, донник белый.
На молодых отвалах следует высевать только бобовые травы, а на склонах старше 15-ти лет - травосмеси из бобовых и злаковых трав.
3. Облесение отвалов целесообразно проводить белой акацией или облепихой крушиновидной. На склонах с естественными углами откосов (32-370) надо применять ручную посадку сеянцев или саженцев 2-х лет в шахматном порядке по загущенной схеме: для акации -1,5х2,0, а облепихи - 2,0х2,0 м. Весенние посадки обеспечивают на 16-22 % выше приживаемость, чем осенние. Для защиты корней от иссушения и адаптации культуры к условиям эдафотопа следует проводить обработку корней перед посадкой глинистым раствором, состоящим из глины и воды в равных отношениях с добавлением полного минерального удобрения в количестве 3х10-3 % каждого элемента к общей массе раствора.
Литература
1. Кирюшина Е.В., Зеньков И.В., Коростовенко В.В. Ресурсосберегающие технологии горнотехнической рекультивации земель на угольных разрезах Красноярского края: монография. - Красноярск: Изд-во Сибирского Федерального университета, 2012. - 286 с.
2. Пигорев И.Я. Экология техногенных ландшафтов КМА и их биологическое освоение. - Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2006. - 366 с.
3. Практика рекультивации загрязненных и нарушенных земель: уч. пособие для студ. высших уч. зав. обуч. по направл. под-ки 280100 / Т.А. Волчкова [и др.] / под ред. Ю.А. Можайского: МСХ РФ Российская академия с.-х. наук. -2-е изд., испр. и доп. - Рязань: ФГБОУ ВПО РГАТУ, 2013. - 451 с.
4. Панков Я.В. Научные основы биологической рекультивации техногенных ландшафтов: дис. ... д-ра с.-х. наук. -Воронеж, 1996. - 388 с.
5. Гурина И.В. Научное обоснование технологий фитомелиорации нарушенных земель при биологической рекультивации: дис. ... д-ра с.-х. наук. - Новочеркасск, 2013. - 390 с.
6. Шипилова А.М. Постмелиоративное развитие и почвенно-экологическое состояние рекультивированных территорий лесостепной зоны Кузбасса: автореф. дис. канд. с.-х. наук. - Барнаул, 2012. - 22 с.
7. Терин А.А. Формирование лесных насаждений на рекультивированных землях в подзоне предлесостепных сос-ново-березовых лесов Свердловской области: автореф. дис. канд. с.-х. наук. - Екатеринбург, 2014. - 19 с.
8. Ежелев З.С. Свойства и режимы рекультивированных после разливов нефти почв Усинского района Республики Коми: автореф. дис. канд. биол. наук. - М., 2015. - 28 с.
9. Daniels W.L., Haering K., Galdraith J., Thomas J. Mine soil morphology and properties in preand posp - SMCRA coal mined landscapes in southwest Virgina // Materials of National Meeting of the American Society of Mining and Reclamation. -Lexington: ASMR, 2004. P. 421-499.
10. Borzenkova (Yakovleva) A.V. The Mechanism of Environmental Externalities Internalizatoin in Russia // Scientific Reports on resource issues. Technische University Bergakademie Freiberg. Vol. I - Freiberg. 06.2013. p. 256-262.
11. Baird A. J., Moriss P. J., Belyea L. R. The DigiBog peatland development model 1: rationale, conceptual model, and hydrological basis - Ecohydrology, 5, 2012.-p. 242-255.
12. Gunderson L., Allen C.R., Holling C. S. Foundations of Ecological Resilience - New York, Island Press, 2010. - 466
pp.
13. Маринин М.А. Определение параметров отвалов на горнотехническом этапе рекультивации при проектировании открытой разработки крутопадающих рудных месторождений: дис. ... канд. техн. наук. - СПб., 2014. - 189 с.
14. Разработка комплекса технологий рекультивации техногенно нарушенных земель: материалы междунар. моло-деж. конф. (Воронеж, 4-6 июля 2012 г.). - Воронеж, 2012. - 296 с.
15. Caldwell J. Technology review USA Mine Reclamation / J. Caldwell 2006. - 16 c. [Электронный ресурс]. URL: http://technology.infomine.com/USAReclamation/ (дата обращения: 15.09.2015).
16. Marinin M.A. Damaga estimation of the broken earths of Eldorado deposit // XLIX Students scientific session (Mining section). - 2008. - Krakov. - 11 December 2008. - 496 p.
17. Fowler A., Lowk., Stone J. Earth observation for sustainable development: using space - based technology for monitoring Canada,s forests // Information Forestry. Pacific. Forestry Centre. Victoria; Britich Columbia. P. 6-7.
References
1. Kiryushina E.V. Zen'kov I.V. Korostovenko V.V. Resursosberegayushchie tekhnologii gornotekhnicheskoi rekul'tivatsii zemel' na ugol'nykh razrezakh Krasnoyarskogo krayaK. [Resource-saving technologies mine technical land reclamation in coal pits Krasnoyarsk region]. Krasnoyarsk, Sibirskii Federal'nyi universitet Publ., 2012. - 286 p.
2. Pigorev I.Ya. Ekologiya tekhnogennykh landshaftov KMA i ikh biologicheskoe osvoenie [Ecology technogenic landscapes KMA and their biological development]. Kursk, Kurskaya gosudarstvennaya sel'skokhozyaistvennaya akademiya Publ., 2006. 366 p.
3. Volchkova T.A. et al. ed. Y.A. Mozhaiskogo Praktika rekul'tivatsii zagryaznennykh i narushennykh zemel': uch. posobie dlya stud. vysshikh uch. zav. obuch. po napravl. pod-ki 280100 [The practice of remediation of contaminated and disturbed lands: Ouch. benefits for students. uch higher. Head. trained. for directing. under-ki 280100]: MSKh RF Rossiiskaya akademiya s.-kh. nauk 2-e izd., ispr. i dop. Ryazan': FGBOU VPO RGATU, 2013. 451 p.
4. Pankov Ya.V. Nauchnye osnovy biologicheskoi rekul'tivatsii tekhnogennykh landshaftov. Diss. dokt. s.-kh. nauk. [Scientific bases of biological reclamation of technogenic landscapes. Dr. agricultural sci. diss.]. Voronezh, 1996, 388 p.
5. Gurina I.V. Nauchnoe obosnovanie tekhnologii fitomelioratsii narushennykh zemel' pri biologicheskoi rekul'tivatsii. Diss. dokt. s.-kh. Nauk [Scientific substantiation technologies phytomelioration disturbed lands in the biological reclamation Dr. agricultural sci. diss.]. Novocherkassk, 2013, 390 p.
6. Shipilova A.M. Postmeliorativnoe razvitie i pochvenno-ekologicheskoe sostoyanie rekul'tivirovannykh territorii lesostepnoi zony Kuzbassa. Avtoref. Diss. kand. s.-kh. nauk. [Postmeliorativnoe development and soil-ecological condition of territories reclaimed steppe zone of Kuzbass. Cand. agricultural sci. authoref. diss.]. Barnaul, 2012, 22 p.
7. Terin A.A. Formirovanie lesnykh nasazhdenii na rekul'tivirovannykh zemlyakh v podzone predlesostepnykh sosnovo-berezovykh lesov Sverdlovskoi oblasti. Avtoref. Diss. kand. s.-kh. nauk. [Formation of forests on reclaimed land in the subzone predlesostepnyh pine and birch forests of the Sverdlovsk Region. Cand. agricultural sci. authoref. diss.]. Ekaterinburg, 2014, 19 p.
8. Ezhelev Z.S. Svoistva i rezhimy rekul'tivirovannykh posle razlivov nefti pochv Usinskogo raiona Respubliki Komi. Avtoref. Diss. kand. biol. nauk. [Properties and modes of reclaimed after the oil spill soils of Usinsk area of Republic Komi. Cand. biol. sci. authoref. diss.]. Moskva, 2015, 28 p.
9. Daniels W.L., Haering K., Galdraith J., Thomas J. Mine soil morphology and properties in preand posp - SMCRA coal mined landscapes in southwest Virgina Materials of National Meeting of the American Society of Mining and Reclamation. Lexington: ASMR, 2004, рр. 421-499.
10. Borzenkova (Yakovleva) A.V. The Mechanism of Environmental Extermalities Internalizatoin in Russia Scientific Reports on resource issues. Technische University Bergakademie Freiberg. Vol. I Freiberg. 06.2013, pр. 256-262.
11. Baird A. J., Moriss P. J., Belyea L. R. The DigiBog peatland development model 1: rationale, conceptual model, and hydrological basis - Ecohydrology, 5, 2012, рp. 242-255.
12. Gunderson L., Allen C.R., Holling C. S. Foundations of Ecological Resilience - New York, Island Press, 2010. 466 p.
13. Marinin M.A. Opredelenie parametrov otvalov na gornotekhnicheskom etape rekul'tivatsii pri proektirovanii otkrytoi razrabotki krutopadayushchikh rudnykh mestorozhdenii. Diss. kand. tekhn. nauk. [Defining the parameters of mining dumps on in the design phase of reclamation of open-cast mining of steeply dipping ore deposits. Cand. tehn. sci. diss.]. St. Petersburg, 2014. 189 p.
14. Razrabotka kompleksa tekhnologii rekul'tivatsii tekhnogenno narushennykh zemel' [Develop a set of remediation technologies technologically disturbed lands] Materialy mezhdunar. molodezh. konf. [Materials of Intern. youth. Conf. Voronezh, 4-6 July 2012.]. Voronezh, 2012. 296 p.
15. Caldwell J. Technology review USA Mine Reclamation 2006. 16 c. Available at: http://technology.infomine.com/ USAReclamation/ (accessed: 15 September 2015).
16. Marinin M.A. Damaga estimation of the broken earths of Eldorado deposit XLIX Students scientific session (Mining section). 2008. Krakov. 11 December 2008. 496 p.
