Агротехнічні основи захисту земель від ерозії

Деякою мірою таким захистом можуть бути посіви багаторічних трав та озимих культур. За існуючих сівозмін і технологій обробітку сільськогосподарських культур проективне покриття поверхні ґрунтів у ерозійно небезпечні періоди становить 20 -- 35 % і лише в липні - серпні воно досягає задовільного рівня (70--80 %).

Щоб системи землеробства на Україні були ґрунтозахисними, вони повинні задовольняти таким вимогам:

забезпечувати замкнутий цикл біологічного кругообігу речовин і насамперед позитивний баланс гумусу, а також активного кальцію;

формувати оптимальні рівні агрофізичних, агрохімічних та інших властивостей ґрунтів, що зумовлюють продуктивний розвиток рослин, особливо в екстремальних умовах (посухи, суховії, перезволоження тощо);

створювати цілорічне проективне покриття, не менше 70--80 %, ґрунтів живою рослинністю чи рештками, що в поєднанні з іншими заходами забезпечить зниження ерозійних процесів до допустимого рівня [14].

Нині для боротьби з вітровою ерозією застосовують такі методи:

збільшують на поверхні ґрунту вміст вітростійких агрегатів, а також формують різні нерівності з самого ґрунту (гребені, канави), які зменшують швидкість потоку та уловлюють частинки, що переносяться вітром (короткостроковий захід);

створюють захисний екран з живої рослинності чи її решток;

застосовують смугове розміщення ерозійно небезпечних фонів з культурами, які здатні захистити грунт;

створюють бар'єри (полезахисні лісові і буферні смуги, куліси).

Ці ж заходи у поєднанні з лісомеліоративними та гідротехнічними застосовують для боротьби з водною ерозією ґрунтів.

Ефективність кожного з перерахованих методів захисту ґрунтів або їх поєднання залежить від кліматичної зумовленості ерозійних процесів та характеру землекористування.

На Поліссі та в західному Лісостепу (райони достатнього та надмірного зволоження) структура посівних площ і технології вирощування культур такі, що під час ранньовесняного періоду тільки 30 % площ захищено рослинністю. Тому в цих районах особливо важливе значення мають післяукісні та післяжнивні посіви, а також проміжні посіви багаторічних трав.

У Лісостепу в районах з переважанням водної ерозії на схилах крутістю 2° дуже ефективна оранка впоперек основного стоку. На крутіших схилах необхідні такі додаткові заходи, як щілювання, нарізування валів-канав тощо.

За останні роки у районах недостатнього зволоження (особливо в лівобережному Лісостепу) з успіхом застосовують технології вирощування сільськогосподарських культур з використанням плоскорізних знарядь і залишенням післяжнивних решток (стерні) на поверхні ґрунту. Часто ці технології поєднують переваги як полицевого, так і безполицевого обробітку.

Захисні властивості сільськогосподарських культур залежать від способу їх обробітку та розвитку, що визначають процентом проективного покриття і задерніння поверхні ґрунту. У зимово-весняний період найбільш стійкі фони багаторічних трав та озимих культур у фазі 5 -- 7 листків (проективне покриття понад 80 %), посіяних упоперек напрямку основного стоку. На цих фонах, якщо і відбувається стік води, то відчуження часток ґрунту не перевищує допустимих меж. Менш стійка поверхня ґрунту під озимими після непарових попередників. Як правило, вони припиняють розвиток перед виходом у зиму в фазі 2--4 листків (проективне покриття 40-- 60 %). Протиерозійну стійкість таких фонів підвищують за допомогою допосівного щілювання [21].

Просапні культури за ґрунтозахисною ефективністю у 2--3 рази поступаються культурам суцільного посіву. Щоб утворити ерозійностійку поверхню, їх вирощують по стерньових фонах (соняшник) або в смугах між культурами суцільного посіву (озима пшениця, багаторічні трави). Не рекомендується розміщувати просапні на схилах понад 3°.

Ґрунтозахисна здатність післяжнивних решток залежить від їх кількості та положення. Для захисту ґрунтів від зливової ерозії необхідно 600--700 шт./м2 післяжнивних решток колосових культур довжиною 18 -- 22 см. Найбільш ефективна стерня, розміщена у рядках впоперек схилу. Стерня заввишки 7--8 см знижує еродованість лише у 3 -- 4 рази. При такій висоті зрізу на полі залишається тільки 200 --300 шт./м2 післяжнивних решток, що практично нижче кількості, необхідної для формування вітрозахисної поверхні (250 -- 300 шт./м2). За осінньо-зимовий період стерня сильно мінералізується (30 -- 50 % вихідної кількості). Збирання зернових колосових культур на низькому зрізі призводить до того, що в ерозійно небезпечний період на поверхні ґрунту міститься лише 100 -- 150 шт./м2 післяжнивних решток.

Навесні на схилах можливий частковий або повний змив напіврозкладеної стерні талими і дощовими водами, що призводить до значного розвитку ерозійних процесів. Тому на стерньових фонах потрібні заходи, які запобігають розвитку стоку.

Відкриті парові та зяблеві фони після просапних культур не вдається захистити від ерозії без додаткових прийомів, а саме: сівба куліс, буферних смуг, а також смугове розміщення відкритих фонів між смугами багаторічних трав, озимих або стерні.

У районах, де поряд з вітровою проявляється ще й водна ерозія, ширину смуг визначають за нормативами для захисту ґрунтів від водної ерозії. Смуги розміщують упоперек стоку, тобто близько до горизонталей, водотоки залужують.

Для захисту ґрунтів від вітрової ерозії захисна зона дії буферних смуг і куліс на рівних ділянках без лісових смуг повинна становити десять висот бар'єра. На вітроударних схилах дальність захисної дії бар'єрів зменшується. Так, на схилах до 5° вона знижується на 20--30 %, а на крутіших -- на 50--60%. Оптимальну орієнтацію бар'єрів визначають з врахуванням напрямку ерозійно небезпечних вітрів.

Велике значення має правильне розміщення та формування вітрозахисних бар'єрів, а також полів, зайнятих озимими культурами і багаторічними травами. Їх розміщують рівномірно по території землекористування, не зосереджуючи на одній ділянці.

РОЗДІЛ 3

Сільськогосподарською наукою і практикою нагромаджений значний досвід запобігання вітровій ерозії, поверхневому стоку води, змиву ґрунту, збільшення урожайності сільськогосподарських культур окремими або поєднанням двох-трьох протиерозійних заходів.

Але виробництву вже тепер необхідні рекомендації побудови протиерозійного комплексу, окремих прийомів, при розробці яких слід керуватися такими основними положеннями:

у районах розвитку вітрової і водно-вітрової ерозії комплекс протиерозійних заходів повинен бути спрямований на запобігання ерозійним процесам й підвищення родючості ґрунтів шляхом зменшення швидкості вітру у приземному шарі, максимального затримання поверхневого стоку і переведення його у внутрішньогрунтовий;

для забезпечення високої ефективності захисту ґрунтового покриву від ерозії необхідно застосовувати найбільш перспективні організаційно-господарські, агротехнічні, луко-, лісомеліоративні й гідротехнічні протиерозійні заходи;комплекси слід розробляти відповідно до окремих грунтово-ерозійних районів або адміністративних одиниць;

за основу складання комплексів протиерозійних заходів беруться такі показники:

площі ґрунтів за основними генетичними типами і підтипами; площі ґрунтів за крутістю схилів; площі ґрунтів за ступенем змитості; перспективна структура посівних площ; роза вітрів і швидкість вітру; величина стоку талих і зливових вод.

Пропонована методика побудови комплексу протиерозійних заходів розроблена розрахунковим методом. Це значить, що на основі наявних даних визначається поверхневий стік талих і дощових вод з кожної ділянки конкретного виду використання. З врахуванням ерозійних вітрів і об'єму стоку на цих ділянках виконується комплекс агротехнічних протиерозійних заходів. Потім необхідно розрахувати затриманий і остаточний стік. Залежно від величини останнього проектують водорегулювальні лісові смуги. Якщо і після цього стік не припиняється, надлишок необхідно безпечно скинути або повністю затримати за допомогою гідротехнічних протиерозійних заходів [6].

Розробка комплексу протиерозійних заходів починається з польового обстеження території й обробки його результатів. При польовому грунтово-ерозійному картуванні проводять такі роботи:

загальне маршрутне ознайомлення з призначеною до обстеження територією;

закладання щілин (прикопок) і попереднє визначення ступеня ерозії ґрунтів;

відбирання ґрунтових зразків для наступного визначення вмісту в них гумусу;

виділення контурів змитих ґрунтів та їх комплексів;

збирання відомостей про використання земель і агровиробничі властивості ґрунтів;

оформлення польової ґрунтової карти;

здавання й приймання польових робіт.

Загальне маршрутне ознайомлення з територією має на меті уточнення виділених при підготовці картографічного матеріалу границь водозборів і трас грунтово-геоморфологічних профілів та закладення на вирівняних вододілах або схилах крутістю понад 0,5° опорних розрізів для уточнення еталонів. Розрізи потрібно докладно описати у польових журналах і відібрати з них ґрунтові зразки за генетичними горизонтами для дальших лабораторних досліджень.

Важливим завданням комплексу протиерозійних заходів є затримка, безпечне скидання вод поверхневого стоку й зменшення швидкості вітру в приземному шарі. В протиерозійному комплексі заходів слід використовувати найдешевші й швидкоокупні агротехнічні прийоми, які можна поділити на три групи: ті, що механічно затримують воду, які підвищують водопроникність ґрунтів, й ті, що підвищують ерозійну стійкість поверхні ґрунту.

До прийомів, що механічно затримують воду, відносять лункування, борознування, обвалування, мікролимани, тобто такі, за допомогою яких на поверхні ґрунту утворюються різні ємкості, що заповнюються водою, їх рекомендовано проводити у всіх зонах по зябу [6].

Інфільтраційна здатність ґрунтів погіршується у результаті багаторазових проходів тракторів і сільськогосподарських знарядь, а також зменшення потужності розпушеного шару ґрунту в днищах ємкостей. Крім того, під час осінніх дощів днища замулюються внаслідок мікроерозії бортів, що також призводить до погіршення інфільтраційної здатності та зниження мікрорельєфу.

Для збільшення стокозатримуючої здатності мікрорельєфу необхідно проводити (в одному агрегаті) щілювання, поглиблення орного шару тощо.

До прийомів, що збільшують водопроникність ґрунтів, відносять глибоку оранку впоперек схилу, оранку з грунтопоглибленням, щілювання, снігозатримання та регулювання сніготанення, сівбу й садіння сільськогосподарських культур впоперек схилу.

Одним з найважливіших заходів регулювання поверхневого стоку води є глибока оранка впоперек схилу. Найбільш сприятлива дія на стік цієї оранки у середньо- й багатоводні роки. У більшості випадків стік зменшується на 0,8--4,0 мм на кожний сантиметр поглиблення орного шару.

Із збільшенням водності зростає позитивна дія глибокої оранки, що пояснюється утворенням в орному шарі значної кількості некапілярних пор, у яких навіть при сильному зволоженні вода замерзає «пристінно», а тому залишається вільний від льоду простір, через який вода просочується в глибші шари. Якщо ж грунт ущільнений (вирівняний зяб, багаторічні трави, озимі, стерня), у орному шарі капілярна система при замерзанні закупорюється льодом і водопроникність різко знижується. Під час зимових відлиг утворюється притерта кірка, що спричинює більший поверхневий стік.

Аналогічна дія на стік й оранки з грунтопоглибленням.

Велике значення в зменшенні стоку й змиву має напрямок оранки, сівби й садіння сільськогосподарських культур. Так, оранка впоперек схилу зменшує стік води на 5--6 мм та змив ґрунту у 1,5--2 рази. Дотримання вимог поперечної оранки можливе тільки на основі правильної організації території.

Щілювання ґрунтів -- один з найперспективніших заходів боротьби із стоком води і змивом ґрунту. Особливо позитивна його дія на сільськогосподарських угіддях з підвищеною щільністю ґрунтів (озимі, багаторічні трави природні кормові угіддя тощо). Прорізування ґрунту на глибину 60 см і більше сприяє переведенню талих і дощових вод у глибші, менш зволожені та менш промерзлі шари ґрунту. При цьому значно зростає поверхня контакту ґрунту з водою, в результаті чого збільшується фільтрація її у глибші шари.

Щілювання зябу найдоцільніше по мерзлій кірці, бо інакше внаслідок розпущеності орного шару щілини засипаються, а додатковий прохід трактора ущільнює грунт, тому стік зменшується незначно.

До заходів, що підвищують ерозійну стійкість поверхні ґрунту, належать безполицеві (плоско-різні) обробітки, куліси, буферні смуги, смугове розміщення сільськогосподарських культур на схилах тощо [8].

В умовах нерівного рельєфу значно послаблюють ерозійні процеси смугове розміщення культур, куліси й буферні смуги. На схилах, де переважають середньо- й сильнозмиті грунти, необхідно застосовувати смугове розміщення культур або використовувати буферні смуги з природним травостоєм, багаторічними травами або цінними чагарниковими породами. Ширина смуг залежить від крутості та довжини схилів і коливається від 4 до 20 м. На таких схилах у систему агротехнічних протиерозійних заходів можна вводити буферні смуги, а суцільної оранки схилів крутістю понад 10° взагалі не проводити.

Для захисту ґрунту від зливової ерозії можна застосовувати буферні смуги на чистих парах та просапних культурах. На схилах сільськогосподарські культури найдоцільніше розміщувати смугами, що запобігає розвитку ерозійних процесів.

Висока протиерозійна й агрономічна роль захисного лісорозведення в умовах України доведена багаторічними науковими дослідженнями й виробничою практикою. Особливо високоефективні системи захисних лісонасаджень, які не тільки добре захищають поля від ерозії, а й істотно послаблюють шкідливу дію посух та суховіїв, підвищують врожаї сільськогосподарських культур.

Виділяють три конструкції лісових смуг: продувні, ажурні й непродувні, або щільні. Найбільш ефективні для захисту ґрунтів від вітрової ерозії продувні та ажурні.

Прияружно-балкові й водорегулюючі лісові насадження повинні бути щільними, тому в них треба вводити різні за висотою чагарники залежно від крутості схилу й схильності ґрунтів до ерозії. Породний склад слід підбирати з врахуванням конкретних типів лісорослинних умов, що забезпечують швидкий ріст й довговічність лісонасаджень. Параметри захисних лісонасаджень визначені діючими в республіці інструкціями.

На ділянках, де ерозійним процесам не вдається запобігти, застосовують найпростіші гідротехнічні споруди: на нижньому (по схилу) міжрядді прокладають канаву, а по нижньому краю лісосмуги -- водозатримуючий вал.

Лукомеліорація -- високоефективний захід захисту ґрунту від ерозії на землях гідрографічного фонду й частково на землях дуже обмеженого використання за допомогою докорінного й поверхневого поліпшення природних кормових угідь, а також залуження сильноеродованих розорюваних поперечно-хвилястих схилів.

Методичні і технічні питання докорінного поліпшення природних кормових угідь практично вирішені. Так, докорінне поліпшення передбачає повне знищення дикорослої рослинності й створення повноцінного травостою за рахунок сівби сумішки злаково-бобових трав [8].

Таке поліпшення доцільно застосовувати, якщо у травостої дикорослих трав цінних видів менше 20 %, а проективне покриття ґрунту не перевищує 25 %. Крутість схилів не повинна перевищувати 20°, а відстань між ярами -- не менше 50 м. Роботи провадять як прискореним способом, так і за допомогою сівби культур-попередників. У разі прискореного залуження після знищення природної рослинності за допомогою оранки або гербіцидів висівають сумішки злаково-бобових трав.

Якщо залужують за допомогою сівби культур-попередників, після знищення дернини протягом 1--3 років вирощують однорічні культури, а потім висівають багаторічні трави.

Для знищення дернини природних трав найбільш ефективна оранка, а на малопотужних ґрунтах -- безплужний обробіток, глибину якого визначають за глибиною залягання материнської породи.

Набір трав й склад травосумішок залежать від грунтово-кліматичних умов, експозиції схилу та способу використання -- на випас, зелений корм.

Бобово-злакові травосумішки (конюшиново-злакові) вирощують у зволожених зонах, у більш сухих районах на родючих ґрунтах -- люцерно-злакові, а на бідних -- еспарцетово-злакові.

Для пасовищ бобові компоненти у травосумішки можна не включати, тому що при пасовищному використанні вони швидко випадають. Злакові трави потрібно підбирати з різним строком настання пасовищної стиглості. До ранньостиглих пасовищних трав належать стоколоси прямий та безостий, костриця лучна, грястиця збірна, колосняк ситниковий.

До пізньостиглих--пирій сизий та повзучий, тимофіївка лучна та ін.

Поверхневе поліпшення природних кормових угідь не потребує знищення дернини дикорослих трав. Підвищення врожайності й кормової цінності їх досягають шляхом внесення добрив, підсіву насіння багаторічних трав, знищенням бур'янів, чагарників, купин. Дуже ефективне омолоджування травостою поверхневим обробітком ґрунту, мета якого спровокувати проростання насіння дикорослих трав та ріст кореневищних злаків.

Усі перераховані агротехнічні та луко- й лісомеліоративні заходи не завжди забезпечують повне затримання опадів або їх безпечне скидання, їх слід доповнювати гідротехнічними заходами, щоб повністю зарегулювати й раціонально використати стік талих і зливових вод. Гідротехнічні споруди -- це водорегулювальні вали-канави, вали-тераси, мілководні лимани, перемички в улоговинах, розпилювачі стоку, вершинні водозатримні, водоскидні й донні споруди, стави і водойми. Залежно від інтенсивності прояву ерозійних процесів проектуються як окремі види споруд, так і різні їх поєднання. У практиці проектування протиерозійних гідротехнічних споруд водозатримні вали-канави найменш поширені, тому що їх ефективність була недостатньо вивчена [8].

Нині ґрунтозахисній ефективності їх приділяється велика увага. Протиерозійні вали-канави на ділянках з уклоном до 0,5° рекомендовано нарізати через 310 м, а з уклоном до 1° -- через 160 м, практично вони збігаються з трасами лісосмуг і виконують роль найпростіших гідротехнічних споруд у водорегулюючих лісових смугах. На крутіших схилах вали-канави нарізають через 72--52 м, по 4--5 валів на міжсмуговому просторі, їх нарізають паралельно-контурно, тобто максимально наближуючись до горизонталей, паралельно один одному, поділяючи ними поле на однакові за розміром ділянки. Для подовження строку використання вали-канави слід нарізати з перемичками, щоб не було суцільного стоку води. Для запобігання промерзанню дна канави, її заповнюють соломою, гноєм, гіллям, рештками із силосних ям тощо. Крім того, органічний наповнювач добре захищає вал-канаву від заростання бур'янами.

Протиерозійні вали-канави можна нарізати на всіх видах сільськогосподарських угідь, а вони високоефективні і прості у виконанні, при їх застосуванні відпадає потреба у будівництві капітальних гідротехнічних споруд.

РОЗДІЛ 4

4.1 Поняття про рекультивацію

Рекультивація земель -- це комплекс робіт, спрямованих на відновлення продуктивності і господарської цінності порушених земель, а також на поліпшення умов довкілля відповідно інтересам суспільства. Будь-яке будівництво, добування корисних копалин, геологорозвідка тощо не починаються, доки не буде розроблено проект рекультивації порушеного ґрунтового покриву.

В регламентуючих положеннях "Науково-методичних рекомендацій по рекультивації порушених земель в Україні" вказано, що рекультивація земель -- один з ефективних заходів у вирішенні питань раціонального використання земельних ресурсів і проблеми охорони природи в цілому. Рекультивації підлягають усі землі, що зазнають змін у рельєфі, ґрунтовому покриві, материнських та підстеляючих породах, що відбуваються або вже відбулися у процесі гірничих, будівельних, гідротехнічних, геологорозвідувальних та інших робіт. Слід рекультивувати також еродовані ґрунти, а при відповідних умовах шляхом землювання -- кам'янисті місця і землі з неглибокими і низькопродуктивними грунтами [12].

Основне завдання рекультивації полягає в тому, щоб виконати комплекс спеціальних робіт і заходів, довести порушені землі до стану, придатного для їх використання у сільському, лісовому, рибному господарствах, для промислового та комунального будівництва, створення тепличних господарств і зон відпочинку.

Рекультивація має соціальне значення у справі виховання бережливого ставлення до природних ресурсів і, зокрема, земельних багатств України.

Підприємства, організації та установи, що виконують згадані вище роботи на сільськогосподарських землях, лісових угіддях, наданих їм у тимчасове користування, зобов'язані власним коштом довести ці земельні ділянки до стану, придатного для їх використовування за призначенням.

Порушені землі доводять до придатного стану в ході гірничо-видобувних та інших робіт, а при неможливості -- не пізніше, ніж за рік після їх завершення, виключаючи період промерзання ґрунту.

Роботи з рекультивації порушених земель виконують поетапно і поділяють на технічну та біологічну рекультивацію. Технічна рекультивація є комплекс інженерних робіт, до складу якого входять:

¦ знімання та складування родючого шару ґрунту і потенційно родючих порід;

¦ формування відвалів шахт, кар'єрів, а також гідровідвалів;

¦ вирівнювання поверхні, виположування, терасування та закріплення укосів відвалів, бортів і кар'єрів, засипання шахтних провалів, закріплення їх бортів;

¦ хімічна меліорація токсичних ґрунтів;

¦ покриття вирівняної поверхні шаром родючого ґрунту або потенційно родючих порід;

¦ інженерне впорядкування рекультивованої території (дренажна мережа, дороги, виїзди тощо);

¦ вирівнювання дна та бортів кар'єру при створенні водойм. Обсяг робіт технічного стану рекультивації залежить від стану порушених земель і виду запланованого використання. Ділянки, підготовлені до стану придатності для сільськогосподарського використання (під парки, водойми, промислове і комунальне будівництво тощо) передаються відповідним організаціям у встановленому порядку. Ділянки, що призначені для сільськогосподарського і лісового господарства після гірничо-технічного етапу рекультивації, повертаються або передаються відповідним сільськогосподарським чи несільськогосподарським підприємствам для здійснення заходів біологічної рекультивації і подальшого використання за призначенням.

Знімання родючого шару ґрунту є обов'язковим при всіх видах робіт по видобуванню корисних копалин, промисловому будівництві, будівництві житлових і комунальних об'єктів, доріг і гідротехнічних споруд, а також при відведенні родючих земель під териконники, відстійники, ложа ставків і водосховищ тощо. Знятий шар складують або вивозять на малопродуктивні землі, розташовані неподалік (еродовані, піщані, солонці та ін.) для подальшого відновлення родючості порушених земель [13].

Глибина знімання родючого шару визначається глибиною гумусового профілю ґрунту та вмістом в ньому гумусу. Знімається гумусово-акумулятивний горизонт ґрунту.

Глибина шару торфу, що залишається при торфорозробках, необхідного для забезпечення водно-повітряного та поживного режимів на торфовищах при рекультивації торфовищ повинна становити:

¦ для вирощування сільськогосподарських культур -- не менше 0,5 м;

¦ для лісорозведення -- не менше 0,3 м;

¦ для використання під водойми, ставково-рибні господарства та інші цілі -- 0,15 м.

Біологічна рекультивація -- це комплекс заходів щодо створення сприятливого водно-повітряного та поживного режимів ґрунту для сільськогосподарських і лісових культур.

Комплекс заходів біологічної рекультивації земель для сільськогосподарського використання визначається фізико-хімічними властивостями підстеляючих порід і нанесеного родючого шару ґрунту або потенційно родючої породи. Цей комплекс охоплює запровадження сівозмін, насичених культурами на сидеральне добриво, внесення підвищених норм органічних і мінеральних добрив, мульчування тощо.

На ділянках, що відводяться лісовому господарству, основний біологічний вплив на відновлення порушених земель мають лісові насадження. При підготовці земельної ділянки під лісові культури верхній шар збагачують сидератами, мульчують. При посадці вносять добрива.

4.2 Технічний етап рекультивації

До комплексу робіт технічного етапу належать: вирівнювання, формування укосів, знімання, транспортування та нанесення на рекультивовані землі ґрунту або потенційно родючих порід, докорінна меліорація, будівництво доріг, спеціальних гідротехнічних споруд тощо (ГОСТ-83).

Розкривні роботи без проекту рекультивації земель залишають після себе хаос, так званий місячний ландшафт, що забруднює і отруює навколо ґрунти, воду, повітря, природу. Будь-яке добування корисних копалин повинне передбачати, як порушені землі будуть відновлені і використовуватимуться у майбутньому. Це має бути відбито у проекті рекультивації порушених земель. Останній висуває певні вимоги до технічного етапу. Він визначає, в якому порядку слід здійснювати розкриття гірських порід і переміщення у відвали, щоб полегшити їх подальше використання. Проектанти розробляють технологічні схеми селективного розкриття гірських порід і селективного відсипання відвалів (рис. 4.1).

Найпоширенішими вимогами до технічного етапу рекультивації є такі:

а) селективне знімання родючих гумусованих горизонтів ґрунту;

б) селективне знімання потенційно родючої породи (переважно леси та лесовидні суглинки);

в) переміщення до відвалів суміші безплідних і токсичних порід;

г) своєчасне огрублене планування (вирівнювання) відвалів з токсичними та індиферентними породами для забезпечення рівномірного їх осідання;

д) ретельне планування відвалів після осідання;

є) покриття токсичних порід після їх ретельного планування шаром глинистих порід, що не допускає міграції токсичних елементів до коренемісткого шару;

є) нанесення шару потенційно родючої породи завтовшки 1,5--2 м;

ж) покриття відвалів шаром родючого ґрунту завтовшки 30-- 50 см.

Бувають і відхилення від цієї загальної схеми. Наприклад, якщо шар потенційно родючої породи досить потужний, то ним можна перекривати токсичні та індиферентні породи без ретельного вирівнювання відвалів і без створення екрану з глинистих порід. Після глибокого вирівнювання екскаваторних відвалів на них наносять шар лесовидного суглинку завтовшки 3 -- 5 м. Після усадки та розрівнювання його покривають ґрунтом гумусованих шарів. Гумусовані шари ґрунту є дуже цінний ресурс. Згідно з законодавством, при всіх видах будівельних робіт його слід знімати, складувати і використовувати за призначенням для біологічної рекультивації.

Рис. 4.1. Схема спареної роботи екскаваторів під час селективного формування відвалів (за Л.В. Моторіною та В.А.Овчинніковим, 1975)

Л.В. Моторіна та В.А. Овчинніков (1970) виділяють такі технологічні схеми робіт по зніманню ґрунтового шару та нанесенню його на відвали:

¦ технологічна схема з застосуванням скрепера та бульдозера. Знімання гумусового шару ґрунту і транспортування на відвали виконується скрепером. Доставлений до відвалу грунт за допомогою бульдозера рівномірно розподіляється по поверхні відвалу;

¦ технологічна схема із використанням екскаватора, автосамоскида та бульдозера. Вона застосовується при транспортуванні ґрунту на більші відстані;

¦ технологічна схема із застосуванням екскаватора, стрічкового конвеєра, відвалоформувача та бульдозера. Ґрунт виймають екскаватором, завантажують у бункер стрічкового конвеєра, який транспортує грунт на зовнішній та внутрішній відвали, де він розрівнюється бульдозером.

Кожному виду робіт по реутилізації родючого шару відповідають спеціальні машини (табл. 1).

Таблиця 4.1

Технологічні схеми розробки робочого розкриву з використанням серійних машин (В.А. Овчинніков, Мкртичан, 1970)

Автори технологічних схем вважають, що ефективне застосування схеми Н" обмежується продуктивністю розробки до 300 тис. м3 за рік і відстанню транспортування до 2,5 км.

Порівняння технологічних схем І і III показує, що ефективне застосування автотранспорту обмежується невеликими обсягами робіт і невеликою відстанню транспортування [13].

Технологічна схема Іпек більш ефективна, ніж схема Іптр. При використанні екскаваторів з автосамоскидами затрати на 1 м3 робочого розкриву на 5--10 % нижчі, ніж при використанні транспортного навантажувача з тими ж самоскидами.

В усіх цих схемах висота верхнього виступу обмежується глибиною сприятливих для біологічної рекультивації структурних порід. Глибина гумусованого шару ґрунту, що знімається окремо, визначається його агрохімічними та фізико-хімічними властивостями. Знімають і складують усі горизонти з вмістом гумусу понад 1 %. Але слід враховувати зональні особливості будови профілю ґрунту. Орієнтована потужність шару ґрунту, що знімається, згідно з науково-методичними рекомендаціями 1981 р., може бути такою, см:

а) дерново-підзолисті окультурені ґрунти -- 15--20;

б) ясно-сірі та сірі опідзолені ґрунти -- 15--30;

в) темно-сірі опідзолені ґрунти -- 40--50;

г) чорноземи типові, вилуговані, опідзолені та реградовані -- 100-120;

д) чорноземи звичайні -- 40--70;

є) чорноземи південні та темно-каштанові ґрунти -- 35--50;

є) каштанові ґрунти 20--30.

Рекультивована ділянка, що відводиться під біологічну рекультивацію, підлягає внутрішньогосподарській організації території. На ділянках, покритих потенціально родючим шаром, на період біологічної рекультивації вводиться меліоративна сівозміна, влаштовується мережа доріг, захисних лісонасаджень і гідротехнічних споруд.

Борти відпрацьованих кар'єрів зрізають залежно від стійкості порід із закладенням укосів від 1:1 до 1:2 або споруджують на них терасовидні уступи для посадки лісових культур. Дно таких кар'єрів може бути відведено під біологічну чи будівельну рекультивацію. Інколи доцільно створити на них водойми і зони відпочинку.

Технічний етап рекультивації при будівництві шляхів та інших лінійних об'єктів полягає у зніманні у порушеній смузі шару фунту, створенні насипів з підґрунтя і покритті резервних ділянок гумусованим шаром.

При шахтному способі видобування корисних копалин пуста порода знову повертається у вироблені штреки. При неможливості повернення її у штреки створюються зовнішні відвали (терикони, териконники), під які відводяться малопродуктивні землі чи яри. Після 2--3-річного осідання відвали вирівнюють, покривають потенціально родючою породою, шаром ґрунту та передають для біологічної рекультивації.

При підземному добуванні корисних копалин може відбуватися деформація поверхні ґрунту внаслідок осідання. Залежно від характеру деформацій у межах шахтного поля на поверхні знімається шар ґрунту, провали засипаються, розрівнюються і після остаточного осідання вирівнюються і покриваються шаром ґрунту.

Під час геологорозвідувальних робіт гумусовий шар ґрунту знімають повністю. Крім того, знімають 50 см горизонту, перехідного до породи, який складується окремо, влаштовуються резервуари для зберігання промивних рідин, що використовуються у процесі буріння. Після закінчення буріння зняті шари ґрунту і підґрунтя повертають на попереднє місце. Якщо необхідно, проводять хімічну меліорацію і внесення підвищених норм органіки.

Вироблені торфовища при фрезерному і машино-формувальному способах видобування торфу потрібно повернути землекористувачам для використання їх під сіножаті, пасовища, обліснення та обводнення. З цією метою влаштовують осушувальну мережу, проводять планування поверхні, споруджують дороги. Торфовища, вироблені гідроспособом, звичайно рекультивують для рибно-господарського використання. На них здійснюють корчування та вивезення пнів, планування та закладення осушувальної мережі. У Німеччині існує технологія ренатуралізації боліт і торфовищ [13].

4.3 Біологічний етап рекультивації

Біологічна рекультивація -- це етап загальної рекультивації, що охоплює комплекс агротехнічних і фітомеліоративних заходів для підвищення родючості порушених земель.

Біологічна рекультивація може бути сільськогосподарською або лісовою. Сільськогосподарська рекультивація слугує для підготування землі під ріллю, багаторічні насадження чи природні кормові угіддя. Найсуворіших вимог слід дотримуватися під час біологічної і технічної рекультивації земель, що відводяться під ріллю. У цьому випадку потрібні селективне відсипання відвалів, перекриття токсичних порід 0,5-метровим шаром глини, потенційно родючою породою завтовшки 1,5 -- 2 м, а також поверхневим шаром ґрунту, 5 -- 10-річний період відновлення родючості з вирощуванням багаторічних трав, внесенням високих норм органічних і мінеральних добрив. Після такої рекультивації ці землі можна використовувати інтенсивно. За потенціальною та ефективною родючістю вони можуть не поступатись перед зональними ґрунтами. У зоні поширення родючих чорноземів під ріллю слід рекультивувати не більше 70 % порушених земель. Решту 30 % відводять під укоси відвалів, терасовидні уступи, під'їздні шляхи, протиерозійні споруди. Ці землі заліснюють або залужують травами.

Порушені землі мають несприятливі режими, на них навіть багаторічні трави потребують удобрення.

Найбільші прирости врожаю були отримані у варіанті з повним мінеральним добривом. Велике значення має глибина насипного гумусованого шару.

За даними Л.В. Єтеревської (1977), для зернових культур вплив глибини насипного шару ґрунту спостерігався до глибини 50--60 см.

У загальному випадку економічно доцільним є насипання гумусового шару ґрунту до глибини 50 см.

Для відновлення родючості і підвищення врожайності сільськогосподарських культур велике значення мають норми внесення добрив.

У меліоративний період рекультивації найдоцільніше вирощувати багаторічні трави, особливо бобові -- люцерну, еспарцет, буркун -- з використанням їх як сидератів. Ці культури менше реагують на порушення ґрунтового покриву і погіршення поживного та водного режимів. Після проходження меліоративного періоду рекультивовані землі включають до складу ріллі під польові, кормові і ґрунтозахисні сівозміни.

Створення кормових угідь на рекультивованих землях є найдоцільнішим тоді, коли не вистачає гумусованого шару для їх покриття. Травосуміші забезпечують більш високу врожайність, ніж чисті посіви багаторічних трав.

На рекультивованих землях без покриття гумусованим шаром створюють сіяні сіножаті, які підвищуватимуть їх потенціальну родючість. Пасовища на них створювати нераціонально, тому що тварини копитами розбиватимуть вузли кущення багаторічних трав, призводячи до їх випадання.

При протиерозійній організації території рекультивованих земель під залуження відводять укоси відвалів, щоб травостій попереджав розвиток водної ерозії. Для підвищення ґрунтозахисної ефективності багаторічних трав після нанесення потенційно родючого шару на укоси відвалів їх ще покривають і родючим шаром ґрунту [20].

При створенні багаторічних насаджень на рекультивованих землях вимоги до технічного етапу рекультивації є такими ж, як і при відведенні рекультивованих земель під ріллю.

Під лісову рекультивацію можна відводити відвали з різними грунтосумішами без селективного відсипання. Якщо ґрунтосуміші токсичні, проводять їх хімічну меліорацію або перекривають потенційно родючими породами. Менш строгими у даному випадку є і вимоги до загального планування (вирівнювання) відвалів.

За даними В.М. Данька (1973), на відвалах кам'яновугільних та манганових виробок найпристосованішими виявилися акація біла, в'яз дрібнолистий, жимолость татарська і навіть сосна звичайна.

Складовою частиною проекту рекультивації земель є протиерозійні заходи: будівництво водозатримних і водовідвідних валів, водоскидних споруд, терасування, залуження та заліснення, застосування ґрунтозахисних технологій вирощування сільськогосподарських культур.

РОЗДІЛ 5

Новгород-Сіверський район розміщений в зоні підвищеної схильності ґрунтів до ерозійних процесів. Цьому процесу досить добре сприяє рельєф району та наявність сприятливого ґрунтового покриву. Для Новгород-Сіверського району найбільш характерними є ґрунти таких видів: дерново-підзолисті, ясно-сірі та темно-сірі.

Проаналізуємо рівень еродованості ґрунтів району.

Найбільш інтенсивно ерозійні процеси проходять в місцях підвищення, на переходу пагорбів у низини. Розвитку ерозійних процесів в районі сприяють як вітрова так і водна ерозії. Ерозійні процеси впливають на вміст мінеральних та органічних речовин у ґрунтах.

За даними результатів якісного обстеження Новгород-Сіверського районного управляння земельними ресурсами було проведено аналіз процентного співвідношення ступеня змитості еродованих ґрунтів на території Новгород-Сіверського району за останні 5 років.

Таблиця 6.1.

Рівень еродованості ґрунтів Новгород-Сіверського району

За результатами таблиці 5 можемо прослідкувати зростання площі еродованих земель на протязі 2001 - 2002 років, але за останні 3 роки (2003 - 2005 роки) простежується зменшення площ еродованості ґрунтів.

Вжиття та проведення комплексних радикальних заходів щодо боротьби з ерозійними процесами та захисту ґрунтового покриву сприяє зменшенню еродованості сільськогосподарських земель.

Побудуємо діаграму співвідношення різного ступені змитості ґрунтів Новгород-Сіверського району.

Га

роки дослідження

Рис. 6.1. Співвідношення різного ступені змитості ґрунтів Новгород-Сіверського району

Був проведений аналіз вмісту калію та фосфору у еродованих ґрунтах Новгород-Сіверського району за 2 роки обстеження з перервою у 4 роки

Таблиця 6.2.

Рівень рухомих форм калію в еродованих ґрунтах ґрунтів Новгород-Сіверського району

Таблиця 6.3.

Рівень рухомих форм фосфору в еродованих ґрунтах ґрунтів Новгород-Сіверського району

В результаті обробки даних обстежень можемо зробити висновок, що на протязі 4 років знижується кількість площ низького рівня змистості, які мають високі рівні вмісту рухомих форм калію та фосфору в еродованих ґрунтах. Для відновлення родючості ґрунтів потрібно значно більше часу.

Побудуємо діаграму зміни рівня рухомих форм калію в слабо-змитих грунтах Новгород-Сіверського району.

Га

рівень рухомого калію

Рис. 6.2. Зміна рівня рухомих форм калію в слабо-змитих ґрунтах Новгород-Сіверського району

Побудуємо діаграму зміни рівня рухомого фосфору в слабо-змитих ґрунтах Новгород-Сіверського району.

Га

рівень рухомого фосфору

Рис. 6.3. Зміна рівня рухомого фосфору в слабо-змитих ґрунтах Новгород-Сіверського району

ВИСНОВКИ

1. Ерозія ґрунту -- руйнування його водою, вітром або в процесі обробітку ґрунту. Водна ерозія призводить до змивання (площинна) і розмивання (лінійна) ґрунту; спричинюють її талі, дощові, зливові та скидні іригаційні води. Вітрова ерозія ґрунту (дефляція) виникає при сильних вітрах, які видувають орний шар, внаслідок чого знижується родючість ґрунтів.

2. Для збереження ґрунтів від подальшого забруднення і деградації необхідно проводити комплекс організаційно-господарських, агрономічних, технічних, меліоративних, економічних і правових заходів щодо запобігання і усунення наслідків зазначених процесів.

3. Боротьба з вітровою ерозією здійснюється за допомогою заходів: проведення безвідвальної обробки ґрунту зі збереженням стерні на поверхні поля, борозенкові посіви культур, заліснення і закріплення пісків, створення куліс із високостеблових рослин і трав'яних смуг, лісосмуг - буферів снігозатримання;

4. Боротьба з водною ерозією передбачає: поглиблення ріллевого шару, обробіток ґрунту впоперек на схилах, контурне розорювання, висівання зернових на парових полях та проведення інших заходів, які покращують проходження води в ґрунт та запобігають її стіканню при розтаванні снігу та випаданні дощів; у гірських районах - обладнання протиселевих споруд, заліснення, залуження схилів, регулювання випасання худоби, збереження гірських лісів;

5. Рекультивація земель - комплекс робіт, спрямованих на відновлення продуктивності й господарської цінності порушених земель. Процес рекультивації складається з двох етапів. досить ефективною є рекультивація шляхом лісорозведення. Перед залісненням часто висівають багаторічні бобові трави. Виділяють такі напрямки рекультивації ушкоджених земель - сільськогосподарський, лісогосподарський, водногосподарський, рекреаційний, санітарно-гігієнічний та будівельний.

6. Проведене дослідження з даної теми на прикладі Новгород-Сіверського району за період 2001 - 2005 років дало такі результати: еродовані ґрунти займають значні площі, але вжиття заходів боротьби з ерозією сприяє покращенню ситуації.

7. Нами проведено аналіз даних обстеження агрохімічних показників еродованих ґрунтів. В результаті виявилось, що з роками рівень вмісту рухомих форм калію та фосфору знижується в еродованих ґрунтах району дослідження.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Анучин В. А. Основы природопользования. Теоретический аспект. - М.: Мысль.-1979.-290 с.

2. Афанасьева Т.В., Василенко В.И., Терешина Т.В., Шеремет Б.Б. Почвы СССР. - М: Мысль, 1979.

3. Банников А. Г., Рустамов А. К., Бакулин А. А. Охрана природы. - М.: Агропромиздат. - 1985. - 287 с.

4. Білявський Г.О. та ін. Основи екології: Підручник. - К.: Либідь, 2004. - 408 с.

5. Білявський Г.О. та ін. Основи екологічних знань. - К.: Либідь, 2000. - 336 с.

6. Бойчук Ю.Д., Солошенко Е.М., Бугай О.В. Екологія і охорона навколишнього середовища: Навчальний посібник. - Суми: ВТД „Університетська книга”, 2002. - 284 с.

7. Вернандер Н.Б. Географія ґрунтів з основами ґрунтознавства. - К., 1966 Добровольский В.В. География почв с основами почвоведения. - М.Высшая школа, 1989.

8. Заславский М. Н. Эрозиоведение. - М.: Высшая школа. - 1983. - 318 с.

9. Захист грунтів від ерозії. / За ред. В.А.Джамаля, М.М.Шелякіна. - К.: Урожай, 1986. - 240 с.

10. Злобін Ю.А. Основи екології. - К.: Лібра, 1998. - 248 с.

11. Канівець В.І. Життя грунту. - К.: Аграрна наука, 2001.

12. Каштанов А. Н., Заславский М. Н. Почвоводоохранное земледелие. - М.: Россель-хозиздат. - 1984. - 461 с.

13. Кучерук О.Д. Ерозія ґрунту: як їй запобігти? - Львів: Каменяр, 1984. - 40 с.

14. Маслов Б. С, Минаев И. В. Мелиорация и охрана природы. - М.: Россельхозиздат. -1985.-270 с.

15. Мильков Ф. Н. Рукотворные ландшафты. - М.: Мысль. - 1978. - 80 с.

16. Надточій П.П., Вольвач Ф.В., Гермашенко В.Г. Екологія ґрунту та його забруднення. - К.: Аграрна наука, 1998.

17. Назаренко И.И. Окультуривание подзолистых оглеенных почв. - М.: Наука, 1981.

18. Назарук М.М. Основи екологі та соціології. - Львів, 1999.

19. Невелєв О.М. та ін. Основи екології та природокористування: Навч.посібник. - К.: ТОВ “Богдана”, 2000. - 144 с.

20. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. - М.: Агентство "ФАИР", 1998.

21. Польський Б.М., Стеблянко М.І. та ін. Основи сільського господарства: Навч. посібник. - К.: Вища школа, 1991. - 296 с.

22. Польчина СМ. Ґрунтознавство. Головні типи ґрунтів. - Чернівці: Рута, 2000, 2001.

23. Почвоведение / Под ред. И.С. Кауричева. - М.: Агропромиздат. 1989. -719 с.

24. Почвозащитное земледелие /Под ред. А. И. Бараева. - М.: Колос. - 1957. - 298 с.

25. Почвы Украины и повышение их плодородия: В 2 т. - К.: Урожай, 1988.Т.1-2.

26. Соколовский А.Н. Сельскохозяйственное почвоведение. - М: Сельхозгиз, 1956.

27. Родючість ґрунтів. Моніторинг та управління / За ред. В.В.Медведева. - К.: Урожай, 1992.

28. Тлумачний словник з агрогрунтознавства / За ред. М.І.Лактіонова, Т.М.Лактіонової. - Харків, 1998.

29. Чорний І.Б. Географія ґрунтів з основами ґрунтознавства. - К.: Вища шк., 1995.

30. Шикула Н. К. Почвозащитная система земледелия. Справочная книга. - Харьков: Прапор. - 1987. - 198 с.

Страницы: 1, 2