1. Принципи та вимоги до створення фітомеліоративних агроценозів на порушених землях.

Рекультивація порушених земель є комплексом заходів, спрямованих на відновлення ґрунтового покриву, поліпшення стану та продуктивності земель. Саме таке визначення рекультивації міститься у Земельному кодексі України. Законодательство Украины

Особливого значення рекультивація набуває в Україні в умовах значних площ земель, які зазнали механічного, хімічного та інших видів порушень унаслідок воєнних дій. Серед основних проблем таких територій виділяють забруднення ґрунтів, порушення структури ґрунтового покриву, деградацію екосистем, зниження продуктивності та мінну небезпеку. Нисс

Рекультивація може передбачати технічний і біологічний етапи.

Технічний етап спрямований на створення фізичних умов для подальшого відновлення земель. Він може включати планування території, формування рельєфу, нанесення родючого шару ґрунту, формування укосів, проведення протиерозійних заходів та інші роботи.

Біологічний етап спрямований безпосередньо на відновлення родючості, біологічної активності та екологічних функцій ґрунту. Він включає комплекс агротехнічних, біологічних та фітомеліоративних заходів.

Для земель, що використовуються у сільськогосподарських цілях, важливо не просто створити рослинний покрив, а сформувати стійкий агроценоз, здатний поступово відновлювати продуктивність і функціональні властивості ґрунту.

Поняття фітомеліоративного агроценозу

Фітомеліоративний агроценоз — це штучно сформоване рослинне угруповання, спеціально підібране для поліпшення властивостей порушеного ґрунту, захисту його від подальшої деградації та створення умов для відновлення ґрунтових екосистем.

Основна відмінність такого агроценозу від звичайного посіву сільськогосподарської культури полягає в тому, що його головною метою на початковому етапі є не отримання максимальної врожайності, а відновлення земельної ділянки.

Тому рослини повинні виконувати не лише продукційну, а й меліоративну функцію.

До основних функцій фітомеліоративного агроценозу належать:

• захист поверхні ґрунту від ерозії;
• накопичення органічної речовини;
• формування ґрунтової структури;
• розпушення ґрунту кореневою системою;
• поліпшення водопроникності;
• регулювання водного режиму;
• активізація мікробіологічних процесів;
• накопичення біогенних елементів;
• зниження ризику дефляції;
• стабілізація забруднювачів;
• у відповідних технологіях — фітоекстракція окремих забруднювачів;
• формування середовища для відновлення ґрунтової біоти.

Основні вимоги до створення фітомеліоративного агроценозу

Створення агроценозу повинно починатися не з вибору насіння, а з обстеження земельної ділянки.

Перед проведенням біологічної рекультивації необхідно визначити:

• ступінь порушення ґрунтового профілю;
• гранулометричний склад;
• потужність родючого шару;
• щільність ґрунту;
• реакцію ґрунтового середовища;
• вміст органічної речовини;
• забезпеченість елементами живлення;
• водний режим;
• рівень засолення або осолонцювання;
• кислотність;
• наявність токсичних речовин;
• ступінь ерозійної небезпеки;
• стан рослинного покриву.

Для земель, пошкоджених воєнними діями, до цього переліку обов'язково додається оцінювання можливого хімічного та вибухового забруднення.

На таких територіях питання безпеки має пріоритет над агротехнічними роботами. До початку робіт необхідно встановити, чи є територія доступною для проведення польових робіт, чи не містить вона вибухонебезпечних предметів та чи можна безпечно здійснювати обстеження і обробіток.

Вибір напрямку рекультивації

Фітомеліоративний агроценоз створюється відповідно до майбутнього цільового використання земельної ділянки.

Залежно від стану території та поставлених завдань можуть формуватися:

• сільськогосподарські агроценози;
• кормові угіддя;
• багаторічні травостої;
• лісомеліоративні насадження;
• пасовищні угруповання;
• протиерозійні рослинні угруповання;
• фітостабілізаційні насадження;
• фітоекстракційні агроценози;
• рекультиваційні суміші рослин.

Таким чином, вид рослинності визначається не тільки природними умовами, а й метою рекультивації.

Вимоги до рослин

Вибір рослин є одним із найбільш відповідальних етапів створення фітомеліоративного агроценозу.

До рослин висувають низку вимог.

Рослини повинні бути адаптованими

Види повинні відповідати:

• клімату;
• температурному режиму;
• кількості опадів;
• тривалості вегетаційного періоду;
• умовам зволоження;
• властивостям ґрунту.

Використання видів, які погано пристосовані до місцевих умов, може призвести до зрідженого травостою та недостатнього меліоративного ефекту.

Рослини повинні мати добре розвинену кореневу систему

Коренева система є одним із головних інструментів фітомеліорації.

Корені:

• пронизують ґрунтову масу;
• формують біопори;
• сприяють агрегуванню;
• зменшують ерозію;
• накопичують органічний матеріал;
• взаємодіють із мікроорганізмами.

Тому для рекультивації часто мають перевагу багаторічні рослини з добре розвиненою кореневою системою.

Використання багаторічних трав

Багаторічні трави мають особливе значення для біологічної рекультивації.

Вони здатні формувати щільний дерновий покрив, захищати поверхню ґрунту від краплин дощу, зменшувати поверхневий стік і вітрову ерозію.

Крім того, їхня коренева маса щороку поновлюється.

У результаті:

коренева маса → відмирання коренів → органічна речовина → активізація мікроорганізмів → формування агрегатів → поліпшення структури ґрунту.

Використання бобових культур

Важливе місце у фітомеліоративних сумішах можуть займати бобові рослини.

Їх значення пов'язане з симбіотичною фіксацією атмосферного азоту.

Унаслідок цього вони можуть сприяти:

• накопиченню азоту;
• підвищенню біологічної активності;
• формуванню рослинної маси;
• надходженню органічних решток у ґрунт.

Однак бобові не завжди доцільно використовувати як єдиний компонент. Для формування стабільного покриву доцільним може бути поєднання різних функціональних груп рослин.

Формування рослинних сумішей

Одновидовий посів має певні переваги з точки зору технологічності, але багатокомпонентна суміш часто є більш стійкою.

Наприклад:

злакові + бобові + ґрунтопокривні види.

Злакові забезпечують:

• формування щільної дернини;
• розвиток потужної мичкуватої кореневої системи;
• захист поверхні ґрунту.

Бобові забезпечують:

• надходження біологічного азоту;
• формування додаткової біомаси;
• різноманітність кореневих систем.

2. Формування, функціонування та оцінювання фітомеліоративних агроценозів під час біологічного етапу рекультивації земель, у тому числі пошкоджених воєнними діями.

Після підготовки території та вибору рослин починається безпосереднє формування фітомеліоративного агроценозу.

Біологічний етап не обмежується висіванням рослин. Він включає комплекс послідовних заходів, спрямованих на формування стійкого рослинного покриву та поступове відновлення ґрунту.

До таких заходів належать:

підготовка ґрунту → внесення необхідних меліорантів і добрив → підготовка насіння → висівання → формування травостою → догляд → моніторинг → оцінювання ефективності.

Важливо враховувати, що біологічний етап проводять після створення відповідних умов для нього. Технічний етап має забезпечити необхідний рельєф, стійкість поверхні, відповідний шар ґрунту та інші передумови для подальшого відновлення. В українській практиці рекультивація для земель, де необхідно відновити родючість, передбачає послідовність технічних і біологічних заходів. Миколаївська область Держгеокадастр

Підготовка ґрунту

Перед висіванням необхідно створити умови, за яких рослини зможуть прорости та сформувати кореневу систему.

Залежно від стану ділянки можуть застосовуватися:

• планування поверхні;
• розпушування;
• вирівнювання;
• боротьба з ущільненням;
• внесення органічних матеріалів;
• внесення мінеральних добрив;
• вапнування кислих ґрунтів;
• гіпсування солонців;
• регулювання водного режиму;
• протиерозійні заходи.

Необхідно уникати надмірного механічного обробітку, особливо на схилах, оскільки він може посилити ерозійні процеси.

Роль органічної речовини

На сильно порушених землях часто спостерігається дефіцит органічної речовини.

У таких умовах рослини можуть погано розвиватися через низьку водоутримувальну здатність, низьку біологічну активність і несприятливий поживний режим.

Тому важливим заходом може бути внесення:

• компостів;
• органічних добрив;
• рослинних решток;
• інших безпечних органічних матеріалів.

Але використання органічних матеріалів повинно базуватися на попередньому контролі їхньої якості.

Не можна використовувати для рекультивації матеріал, який сам є джерелом забруднення.

Особливості вибору культур для воєнно пошкоджених земель

На землях, пошкоджених воєнними діями, вибір рослин повинен здійснюватися тільки після оцінювання стану ґрунту.

Необхідно враховувати:

• механічне порушення профілю;
• ущільнення;
• зміну pH;
• втрату органічної речовини;
• можливе забруднення важкими металами;
• нафтове забруднення;
• інші хімічні забруднювачі.

Сучасні рекомендації щодо екологічної реабілітації українських земель також наголошують на комплексному характері проблеми та необхідності поєднання інженерних, природоохоронних і біологічних технологій. Нисс

Тому не можна автоматично використовувати продовольчі або кормові культури на потенційно забрудненій території.

Якщо існує ризик накопичення токсичних елементів у рослинах, необхідно враховувати можливість їхнього переходу:

ґрунт → корінь → стебло → листки → корм → тварина → людина.

Фітостабілізація і фітоекстракція

Залежно від мети рекультивації розрізняють різні фітомеліоративні стратегії.

Фітостабілізація

Її мета — зменшити рухомість і біодоступність забруднювача.

У цьому випадку рослини не обов'язково повинні накопичувати максимальну кількість забруднювача.

Головне завдання:

забруднювач + ґрунт → стабілізація → зменшення міграції → зменшення екологічного ризику.

Фітоекстракція

У цьому випадку рослини використовують для вилучення певних елементів із ґрунту.

Схема:

ґрунт → корені → надземна біомаса → вилучення біомаси → поступове зменшення запасу забруднювача.

Для фітоекстракції необхідно враховувати не тільки здатність рослин накопичувати елемент, але й величину біомаси, швидкість росту та можливість безпечного поводження з рослинними рештками.

Догляд за фітомеліоративним агроценозом

Після створення агроценозу необхідно забезпечити його стабільне функціонування.

До основних заходів догляду можуть належати:

• контроль густоти рослин;
• боротьба з небажаною рослинністю;
• регулювання водного режиму;
• підживлення;
• підсів зріджених ділянок;
• контроль ерозії;
• регулювання скошування;
• контроль шкідників і хвороб.

Однак інтенсивність догляду повинна відповідати меті рекультивації.

Надмірне використання пестицидів або інтенсивна механічна обробка можуть суперечити самій меті біологічного відновлення.

Формування стійкого агроценозу

Успішний фітомеліоративний агроценоз повинен характеризуватися:

• високою схожістю рослин;
• рівномірним розподілом;
• достатнім проективним покриттям;
• добре розвиненою кореневою системою;
• стійкістю до посухи;
• стійкістю до місцевих ґрунтових умов;
• здатністю до відновлення;
• відсутністю небезпечного поширення інвазійних видів.

Особливо важливо сформувати щільний рослинний покрив, оскільки оголені ділянки залишаються найбільш уразливими до ерозії.

Моніторинг фітомеліоративного агроценозу

Моніторинг повинен проводитися не тільки після завершення рекультивації, а безпосередньо під час формування агроценозу.

Оцінюють:

Рослини

• схожість;
• густоту;
• проективне покриття;
• висоту;
• біомасу;
• видове різноманіття;
• стан кореневої системи.

Ґрунт

• щільність;
• структуру;
• вміст органічного вуглецю;
• pH;
• елементи живлення;
• біологічну активність;
• водопроникність.

Екологічні показники

• ерозію;
• поверхневий стік;
• запилення;
• міграцію забруднювачів;
• їх біодоступність.

Критерії успішності

Фітомеліоративний агроценоз можна вважати ефективним, якщо він забезпечує:

1. швидке формування рослинного покриву;

2. стабілізацію поверхні ґрунту;

3. зменшення водної та вітрової ерозії;

4. накопичення органічної речовини;

5. поліпшення структури ґрунту;

6. підвищення біологічної активності;

7. поліпшення водного режиму;

8. зменшення рухомості небезпечних речовин;

9. відновлення біологічної продуктивності;

10. формування стійкого рослинного угруповання.

Особливості біологічної рекультивації воєнно пошкоджених земель

Для України це один із найбільш перспективних напрямів досліджень.

Воєнні дії можуть одночасно спричиняти декілька видів деградації.

Наприклад:

вибух → механічне руйнування → перемішування ґрунтових горизонтів → ущільнення → втрата рослинності → ерозія → хімічне забруднення → зниження біологічної активності.

Тому простого висівання рослин недостатньо.

Необхідна послідовність:

обстеження → оцінювання безпеки → визначення характеру порушення → технічна рекультивація → підготовка ґрунту → добір рослин → створення агроценозу → догляд → моніторинг → оцінювання результатів.

Особливо важливо, щоб фітомеліорація не використовувалася як заміна заходів, необхідних для усунення безпосередніх небезпек.

Наприклад, якщо на ділянці існує мінна небезпека, створення агроценозу неможливе до забезпечення безпечного доступу.

Якщо ґрунт сильно забруднений, необхідно спочатку встановити характер і рівень забруднення та визначити допустимий напрям використання земель.

Практичний приклад

Розглянемо земельну ділянку площею 10 га, яка зазнала механічного порушення внаслідок воєнних дій.

Після первинного обстеження встановлено:

• ущільнення верхнього шару;
• зменшення рослинного покриву;
• низький вміст органічної речовини;
• розвиток водної ерозії;
• локальне хімічне забруднення.

На першому етапі проводиться технічне відновлення поверхні.

Після цього:

1. проводиться ґрунтове обстеження;

2. визначається необхідність внесення органічної речовини;

3. проводиться підготовка ґрунту;

4. підбирається багатокомпонентна фітомеліоративна суміш;

5. висіваються злакові та бобові багаторічні види;

6. формується рослинний покрив;

7. проводиться регулярний моніторинг.

Через три роки оцінюють:

• проективне покриття;
• біомасу;
• вміст органічного вуглецю;
• щільність ґрунту;
• структурний стан;
• водопроникність;
• біологічну активність;
• вміст і рухомість забруднювачів.

Якщо за цей період:

рослинний покрив ↑

органічний вуглець ↑

щільність ↓

водопроникність ↑

ерозія ↓

біологічна активність ↑

— можна говорити про позитивний напрям відновлення.