ТЕМА 9. БІОЛОГІЧНИЙ ЕТАП РЕКУЛЬТИВАЦІЇ. КЛАСИФІКАЦІЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ КУЛЬТУР ПО ВІДНОШЕННЮ ДО РІВНЯ РОДЮЧОСТІ ГРУНТІВ.

1. Біологічний етап рекультивації.

Біологічний етап рекультивації земель. Біологічний етап включає комплекс агротехнічних і фітомеліоративних заходів, спрямованих на поліпшення агрофізичних, агрохімічних, біохімічних та інших властивостей ґрунту. Біологічний етап виконується після завершення технічного етапу і полягає в підготовці ґрунту, внесенні добрив, підборі трав і травосумішей, посіві, догляді за посівами.

Біологічний етап спрямований на закріплення поверхневого шару ґрунту кореневою системою рослин, створення зімкнутого травостою і запобігання розвитку водної та вітрової ерозії ґрунтів на порушених землях.

Біологічна рекультивація поділяється на сільськогосподарську і лісову. Сільськогосподарська рекультивація передбачає створення пасовищ,

сінокосів, садів, парків.

Земельні ділянки в період здійснення біологічної рекультивації в сільськогосподарських і лісогосподарських цілях повинні проходити стадію меліоративної підготовки.

При відсутності або низькій якості родючого шару ґрунту для сільськогосподарської рекультивації використовуються лесовидні та інші потенційно родючі породи. Біологічна (сільськогосподарська) рекультивація включає меліоративні сівозміни, агротехнічні й інші заходи для відновлення родючості порушених земель.

Лісова рекультивація проводиться на малородючих ґрунтах шляхом посадки деревної рослинності.

Тривалість біологічного етапу рекультивації залежить від якості родючого шару або потенційно-родючих шарів, а також інтенсивності меліоративних заходів та подальшого можливого напряму використання земель.

Землювання малопродуктивних земель. Землювання – це комплекс робіт, який складається зі зняття, транспортування і нанесення родючого шару ґрунту та потенційно-родючого ґрунту на малопродуктивні угіддя з метою їх покращання.

До малопродуктивних належать угіддя з низькою родючістю ґрунту, які характеризуються механічним складом, незначною потужністю родючого ґрунтового шару, високою кислотністю і щільністю, ступенем ерозії, засоленості, кам‘янистістю, малим вмістом органічних речовин і поживних елементів.

На ділянках з однорідними ґрунтами проводять землювання повністю, на ділянках з різновидним ґрунтовим покривом, мікрорельєфом – за вибором. Наносять родючий шар у стані оптимальної його зволоженості – зволоженості кришення.

Головна характеристика землювання – потужність родючого шару ґрунту, що наноситься на ділянки поверхні землі, яка рекультивується. Цей шар визначається з врахуванням подальшого призначення ділянки, особливостей природно-кліматичної зони, економічних можливостей та ін.

Землювання поділяють на суцільне та вибіркове, на звичайне і комбіноване. При звичайному: родючий шар наносять на площі малопродуктивних угідь в один прийом без перемішування. При комбінованому - в два: спочатку наносять родючий шар товщиною 10-15 см і перемішують з ґрунтом, який потім поліпшують повторно до запроектованої норми.

Звичайне землювання виконують при незначній відмінності гранулометричного складу родючих шарів і ґрунтів малопродуктивних угідь, а комбіноване - при значній різниці вказаних показників.

Землювання лише поліпшує малопродуктивні землі. Повністю родючими вони можуть стати при проведенні на них одночасно із землюванням агротехнічних, меліоративних та інших необхідних заходів.

На час робіт з нанесення родючого шару ґрунту і до отримання першого врожаю малопродуктивні угіддя переводяться в стан меліоративної підготовки.

2. Класифікація сільськогосподарських культур по відношенню до рівня родючості грунтів (мегатрофи, мезотрофи, еврітрофи, оліготрофи).

За відношенням до рівня родючості ґрунту сільськогосподарські культури умовно поділяють на мегатрофи, еврітрофи, мезотрофи та оліготрофи. Така класифікація дає змогу підбирати культури відповідно до агрохімічного та агрофізичного стану рекультивованих земель.

1. Мегатрофи — культури з дуже високою потребою в поживних речовинах

Мегатрофи потребують дуже родючих ґрунтів, високого рівня забезпечення елементами живлення та сприятливих водно-фізичних властивостей. На бідних або недостатньо сформованих рекультивованих субстратах вони розвиваються слабко.

Приклади:

·  цукрові буряки;

·  кукурудза;

·  картопля;

·  овочеві культури (капуста, огірок, томат);

·  озима пшениця за високого рівня продуктивності.

Використання при рекультивації: після формування потужного родючого шару та проведення комплексу меліоративних заходів.

2. Еврітрофи — культури, здатні ефективно використовувати родючі ґрунти

Еврітрофні культури також мають високі вимоги до родючості, але краще пристосовуються до певних коливань забезпечення поживними речовинами, ніж найбільш вимогливі культури.

Приклади:

·  пшениця;

·  ячмінь;

·  жито;

·  овес;

·  соняшник;

·  ріпак.

Для отримання високої врожайності потребують достатнього забезпечення азотом, фосфором, калієм та іншими елементами.

3. Мезотрофи — культури із середньою вимогливістю.

Мезотрофи здатні нормально розвиватися на ґрунтах середнього рівня родючості. Вони можуть бути особливо перспективними на ранніх етапах біологічної рекультивації, коли ґрунтовий покрив уже сформований, але його родючість ще не досягла оптимального рівня.

Приклади:

·       гречка;

·       просо;

·       тритикале;

·       деякі кормові та багаторічні трави.

4. Оліготрофи — культури, маловимогливі до родючості

Оліготрофні рослини здатні рости на бідних субстратах із низьким вмістом доступних поживних речовин. Вони мають важливе значення для первинного освоєння рекультивованих земель.

Приклади:

·       люпин;

·       деякі види конюшини та інших бобових трав;

·       невибагливі багаторічні злакові трави;

·       окремі фітомеліоративні рослини.

Їх використання сприяє накопиченню органічної речовини, формуванню рослинного покриву та поступовому поліпшенню властивостей субстрату.

3. Фітомеліоративні технології відновлення родючості на біологічному етапі рекультивації порушених земель.

Біологічний етап рекультивації порушених земель є завершальною стадією відновлення їх продуктивності та екологічних функцій. Його основною метою є створення стійкого рослинного покриву, відновлення біологічної активності, накопичення органічної речовини, поліпшення фізичних і агрохімічних властивостей субстрату та поступове формування ґрунту, придатного для подальшого використання. Одним із провідних напрямів біологічного етапу є фітомеліорація.

Фітомеліорація — це система заходів, спрямованих на поліпшення властивостей ґрунтів і ґрунтоподібних субстратів за допомогою рослин. Рослини у процесі рекультивації виконують не лише функцію озеленення території, а й виступають активним фактором ґрунтоутворення. Їхня коренева система проникає у субстрат, сприяє його розпушуванню, формуванню агрегатів, покращенню водного та повітряного режимів. Після відмирання коренів і надземної частини рослин до субстрату надходить органічна речовина, яка є джерелом енергії для ґрунтових мікроорганізмів і основою для формування гумусових сполук.

Особливого значення фітомеліоративні технології набувають на ділянках, де внаслідок гірничих робіт, будівництва, видобування корисних копалин, складування відходів або інших видів господарської діяльності природний ґрунтовий покрив був повністю або частково знищений. На таких територіях необхідно не лише сформувати рослинний покрив, а й створити передумови для поступового відновлення ґрунтових процесів.

Одним із першочергових завдань рослинного покриву є захист поверхні рекультивованої ділянки від ерозії. Незакріплений субстрат легко піддається змиву водою та видуванню вітром. Рослини зменшують швидкість поверхневого стоку, затримують атмосферні опади, а їхня коренева система механічно закріплює частинки субстрату. Особливо ефективними для цієї мети є багаторічні злакові трави, які формують густу дернину.

Важливим напрямом є збагачення субстрату органічною речовиною. У природних умовах органічна речовина ґрунту формується переважно за рахунок рослинних решток. Тому створення рослинного покриву на рекультивованій території запускає процес поступового накопичення органічного вуглецю. Надходження кореневих решток, опалого листя та відмерлої надземної маси сприяє формуванню органо-мінеральної частини ґрунту. Паралельно активізується діяльність мікроорганізмів і ґрунтової фауни.

Особливе місце серед фітомеліоративних культур займають бобові рослини. Завдяки симбіозу з бульбочковими бактеріями вони здатні фіксувати атмосферний азот і збагачувати ним ґрунтове середовище. До таких культур належать люпин, люцерна, конюшина, еспарцет, буркун та інші бобові. Використання бобових культур є особливо доцільним на субстратах із низьким вмістом доступного азоту.

Ефективною технологією є створення бобово-злакових травосумішей. Поєднання бобових і злакових рослин забезпечує комплексний вплив на рекультивований субстрат: бобові сприяють азотному живленню, а злаки формують потужну кореневу систему та щільний рослинний покрив. Крім того, багаторічні трави можуть тривалий час функціонувати без інтенсивного механічного обробітку, що зменшує ризик повторного руйнування сформованого ґрунтового шару.

Ще одним важливим напрямом є сидерація — вирощування спеціальних культур із подальшим зароблянням їхньої біомаси в ґрунт. Сидеральні культури збільшують надходження органічної речовини, сприяють активізації мікробіологічних процесів і можуть покращувати структуру субстрату. Як сидерати використовують гірчицю, фацелію, люпин, олійну редьку, вико-вівсяні суміші та інші культури залежно від ґрунтово-кліматичних умов.

Важливим компонентом біологічної рекультивації є підбір рослин відповідно до властивостей субстрату. На початкових етапах необхідно використовувати види, здатні витримувати дефіцит поживних речовин, несприятливий водний режим, підвищену щільність або інші несприятливі властивості субстрату. Після поступового поліпшення його властивостей можна переходити до більш вимогливих культур.

Вибір рослин також залежить від напряму подальшого використання рекультивованої землі. Якщо передбачається сільськогосподарське використання, біологічний етап має бути спрямований на формування кореневмісного шару, достатнього для вирощування сільськогосподарських культур. Якщо ж ділянку передбачено використовувати для лісогосподарських або природоохоронних цілей, добір рослин здійснюють з урахуванням формування відповідної екосистеми.

Окремим напрямом є фітостабілізація забруднених земель. У цьому випадку рослини використовують для закріплення забрудненого субстрату, зменшення його пиління, ерозійного перенесення та міграції окремих забруднювальних речовин. Коренева система може сприяти їхньому зв'язуванню в ризосфері. Проте використання рослин для фітостабілізації не означає автоматичного зниження концентрації забруднювача в ґрунті, тому технологія повинна ґрунтуватися на попередньому визначенні виду та рівня забруднення.

Для земель, забруднених окремими хімічними речовинами, може застосовуватися фіторемедіація. Її сутність полягає у використанні рослин та пов'язаних із ними мікроорганізмів для вилучення, накопичення, трансформації або стабілізації забруднювачів. Залежно від механізму розрізняють фітоекстракцію, фітодеградацію, фітостабілізацію та інші підходи. Вибір конкретної технології залежить від природи забруднювача, його концентрації, властивостей ґрунту та здатності рослин поглинати відповідні речовини.

Важливе значення має поєднання фітомеліорації з іншими заходами відновлення родючості. На бідних субстратах доцільно поєднувати посів фітомеліоративних культур із внесенням органічних добрив, компостів, органо-мінеральних матеріалів та необхідних меліорантів. На кислих субстратах може виникнути потреба у вапнуванні, а на солонцюватих — у застосуванні відповідних меліоративних заходів. Таким чином, рослини є складовою комплексної системи відновлення, а не самостійним універсальним засобом рекультивації.

Ефективність фітомеліоративних технологій оцінюють за комплексом показників. Важливими критеріями є збільшення вмісту органічного вуглецю та гумусу, покращення структурного стану, зменшення щільності складення, поліпшення водопроникності та водоутримувальної здатності, активізація мікробіологічних процесів і збільшення запасів доступних елементів живлення. Додатково оцінюють ступінь покриття поверхні рослинністю, продуктивність фітомаси та стійкість сформованого рослинного угруповання.