Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

РАСТИТЕЛЬНЫЕ СУКЦЕССИИ НА ПРИРОДНО-ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ ЗАПАДНОЙ ЯКУТИИ И ИХ ОПТИМИЗАЦИЯ

Миронова С. И.,

4.1. Особенности природных условий Якутии для проведения рекультивационных работ

Якутия является самым крупным регионов в криолитозоне. Ее особенностью, как и всего Севера, является малая продуктивность биоценозов, замедленный биологический круговорот органического вещества, легкая разрушаемость экосистем при техногенных воздействиях и крайне низкая их способность к самовосстановлению (Трофимов, Рагим-Заде, 1985).

Горные работы проводят к катастрофическим изменениям: уничтожению почвенно-растительного покрова на огромных площадях, появлению оползней, просадочных озер, а также солифлюкции и термокарсту, определяющие увеличение тепловой нагрузки на мерзлые породы (Браун, Граве, 1981; Трофимов, Рагим-Заде, 1985). Чтоб предотвратить эти явления и сохранить природную среду необходимо проводить рекультивационные работы.

Рекультивация – это искусственное восстановление плодородия почвы и растительности после техногенного нарушения, и она должна быть обязательной частью технологического процесса.

Целью рекультивации является достижение экологической, химической и физической стабильности техногенных территорий и районов размещения промышленных предприятий. Нарушенными землями считаются земли, утратившие первоначальную хозяйственную ценность и являющиеся источником отрицательного воздействия на окружающую среду (Основные положения…, 1994).

В задачу рекультивации входит не только частичное преобразование нарушенных природных территориальных комплексов, но и создание на их месте ещё более продуктивных и рационально организованных антропогенных ландшафтов, т.е. оптимизация и улучшение условий природной среды. Также включают предотвращение загрязнения территории, определение методов сохранения плодородного слоя почвы, его последующей укладки, придания естественной формы, контроль за дренажом, эрозией, геокриологическими процессами и наносами на территории проекта (Экологические основы…, 1985; Экологические проблемы …, 1989. Экология горного производства, 1991; Экология и рекультивация …., 1992).

Рекультивация, слагающаяся из горнотехнического (подготовительного) и биологического этапов, – мероприятие сложное и дорогостоящее. Оно требует существенных изменений технологического процесса, включения в него дополнительных звеньев, исполнения специфических и непривычных работ, не имеющих прямого отношения к выполнению производственной задачи, весьма трудоемких, заметно усложняющих производственную деятельность и удорожающих стоимость конечного продукта. Конечной целью комплекса работ по рекультивации является создание местообитаний, обеспечивающих восстановление биологической продуктивности и выполнение других экологических функций (Кандрашин и др., 1992). Хотя горнодобывающее предприятие заинтересовано в упрощении и удешевлении всех работ по рекультивации, особенно ее биологического этапа, не имеющего прямого отношения к технологии производства, в повышении надежности, экономической и социальной эффективности рекультивации.

Биологическая рекультивация представляет собой сложный вид хозяйственной деятельности, опирающийся не только на биологическую (экологическую), но и экономическую опору, точнее, социально-экономическую с участием человека в преобразовании природной среды. Задачей биологической рекультивации является создание устойчивых, с высокой продуктивностью, с активными средопреобразующими качествами растительных сообществ.

Вопросы о рекультивации нарушенных горнодобывающими предприятиями территорий ставились еще 100–150 лет назад, сначала в государствах Европы, Америки, а затем и в Советском Союзе. После второй мировой войны проблема охватила многие страны и превратилась в целое направление – рекультивация земель (Акимова, Хаскин, 1999).

На территории бывшего СССР и России вопросами рекультивации занимались на Украине и в европейской части России (Моторина, 1975; Рекультивация земель.., 1973; Эскин, 1975; Сулин, Зубченки, 1975;
Научно-технические проблемы…, 1977; Баранник, 1978; Колесников, Моторина, 1979; Горлов, 1981; Экологические аспекты…, 1984; Переверзев, Подлесная, 1986; Поляков и др., 1987; Кандрашин и др., 1992; Биологическая рекультивация на Севере, 1992, Капелькина, 1993; и другие). Исследования по биологической рекультивации нарушенных земель в основном были опытно-экспериментальные (Рекультивация земель...,1973; Баранник, 1978; Биологическая рекультивация на Севере, 1992; и др.).

Исследования по биологической рекультивации в СССР и России по анализу литературы можно подразделить на следующие этапы:

1 этап – до 1970-х годов, когда ученые начали проводить научно-исследовательские (почвенные, геоботанические, ландшафтные и др.) и научно-практические (опытные рекультивационные) работы на нарушенных промышленными предприятиями землях;

С 1980-х до конца 1990-х годов количество публикаций по биологической рекультивации заметно снизилось, опытные работы были почти приостановлены.

2 этап – конец 1990-х и в настоящее время – возобновление научных и научно-практических исследований по биологической рекультивации после «затишья».

Анализ литературы показывает рост числа научных публикаций по биологической рекультивации нарушенных земель и связанных с нее исследований в 1960–1970-х годах. В 1978 году появилась монография «Программа и методика биогеоценотических исследований» (Колесников, Моторина, 1978). Все представленные в ней методы были основаны на известных методах изучения естественной растительности, поскольку в техногенных ландшафтах проходят те же процессы, что и природных. Более обширный обзор литературы по биологической рекультивации нарушенных земель в 1970-х годах представлен в работе Л.В. Моториной и Н.М. Забелиной (1968). Авторы отмечают, что выбор подходящих приемов рекультивации должен проходить дифференцированно по участкам, должны быть предложены индивидуальные решения о направлении и очередности рекультивации, сочетании ее видов и технологии работ (Временная инструкция…, 1990; Биологическая рекультивация…, 2003; Биологическая рекультивация…, 2007).

Большой вклад внесен Уральским научным центром под руководством В.В. Тарчевского и Б.П. Колесникова, работы которого выходили отдельным научным изданием «Растения и промышленная среда» (13 выпусков с 1976 г). Ученым исследована растительность техногенных субстратов, выделены сукцессионные стадии для отвалов и т.д. (Моторина, Забелина, 1968; Колесников, 1974; Колесников, Пикалова, 1974; Промышленность и рекультивация…, 1975; Колесников, Лукьянец, 1976; Колесников, Моторина, 1975; Чибрик, 2005). Именно В.В. Тарчевский является основателем промышленной ботаники как теорию рекультивационных исследований (Рекультивация.., 2009).

Работы многих исследователей посвящены теории первичной сукцессии на зарастающих отвалах (Cowels, 1911; Clements, 1972; Pickett, 1982; Бигон и др., 1989; Сукачев, 1938; Ярошенко, 1953; Разумовский, 1981, Миркин, 1985; Миронова, 2000, Манаков и др., 2011; Капелькина и др., 2014 и др.). Клементс (Clements, 1972) – автор теории сукцессии – первым рассмотрел динамику растительности во взаимосвязи с ее абиотическим окружением, прежде всего с почвой. По мнению С. Пикет (Pickett, 1976) главная тенденция сукцессий заключается в смягчении стрессовых воздействий среды, когда новые условия обитания становятся «полигоном», на котором вырабатываются новые и «проверяются» старые адаптации видов. В условиях техногенных экотопов, характеризующихся в основном неблагоприятными факторами среды, растительная сукцессия сходится с моделью облегчения (или благоприятствования), когда на открытом пространстве поселяются только определенные виды, изменяющие среду таким образом, что способствуют поселению других видов. Взаимодействия растений приводят к изменению соотношения видов, вплоть до исчезновения некоторых из них.

В условиях техногенных экотопов, характеризующихся в основном неблагоприятными факторами среды, растительная сукцессия сходится с моделью облегчения (или благоприятствования), когда на открытом пространстве поселяются только определенные виды, изменяющие среду таким образом, что способствуют поселению других видов (Pickett, 1976). Взаимодействия растений приводят к изменению соотношения видов, вплоть до исчезновения некоторых из них.

Вопросами развития техногенных ландшафтов занимались Ю.Г. Саушкин, В.Л. Котельников, Д.В. Богданов, С.В. Калесник, А.Г. Исаченко и многие другие. Существуют различные классификации техногенных ландшафтов.

Ф.Н. Мильков (1973) антропогенные ландшафты объединяет в 1 класс – промышленные (индустриальные) ландшафты с определенными типами (например, карьерно-отвальный).

Л.В. Моторина и В.А. Овчинников (1975) на примере буроугольных и железорудных месторождений выделили 2 основных типа природно-техногенных ландшафтов:

– на буроугольных отвалах тип местности с господством карьерно-отвальных крупногрядово-гребневидных пустошных комплексов со слабым восстановлением или отсутствием растительного покрова;

– на железорудных месторождениях – тип местности с преобладанием карьерно-отвальных средне-грядово-гребневидно-бугристых комплексов с интенсивным зарастанием растительности;

Некоторые авторы отмечают, что на нарушенных землях образуется техногенный неорельеф с 2 типами форм техногенного рельефа: положительный (аккумулятивный) – отвалы, терриконы, насыпные и намывные поверхности планации, и отрицательный (выработанный) – шахты, карьеры, выемки и другие (Миланова, Рябчиков, 1979).

Исследователи приходят к выводу о том, что взаимодействие природных и искусственных объектов при горнодобывающей деятельности создает развитие природно-техногенных геосистем, структура которых включает 2 подсистемы: подсистему природных объектов (геологические тела, почва, растительный покров, водные источники, воздух, животные) и подсистему искусственных объектов (наземные и подземные сооружения, плотины, водохранилища, технические средства) (Сочава, 1975).

Особо остро проблема рекультивации проявляется в северных регионах (Сибирь, Дальний Восток), где находится 54 % земель, нарушенных при добыче минерального сырья. Здесь же сплошное развитие получили многолетние мерзлые породы, и при нарушении почвенно-растительного покрова начинается самопроизвольное развитие опасных криогенных процессов и явлений (солифлюкция, термоэрозия, термокарст и другие).

Восстановление нарушенных земель (рекультивация) является одной из ключевых проблем прикладной экологии, ибо она, независимо от ее вида и направления, прежде всего, выполняет экологические функции, а затем хозяйственные и социальные.

Природоохранным законодательством России предусматривается обязательная процедура восстановления нарушенных земель по завершении процесса разведки или при окончании добычи полезного ископаемого. Однако эти законы не всегда выполняются в полной мере, часто не соблюдаются до сих пор.

В северных регионах долгое время проведение рекультивационных работ считалось экономически не выгодным ввиду их слабой заселенности. И не учитывалось то, что при нарушении земель начинается самопроизвольное развитие опасных криогенных процессов и явлений, которые приводят к формированию своеобразных «бедлендов» – по аналогии с эродированными и другими антропогенно (техногенно) измененными землями (Природно-техногенные экосистемы…, 2006).

На территории Сибири и Дальнего Востока нарушения земель происходят при открытой добыче газа и нефти (Нефтезагрязненные почвы…, 2006), угля (Рекультивация.., 2008, 2009), золота (Проблемы техногенеза.., 1987), алмазов (Миронова, 1996, 2000), а также других полезных ископаемых (Чайкина, 2003). При этом в условиях криолитозоны проведение рекультивационных работ затруднено и ограничен выбор методов и способов (Моторина, 1975).

Развивается системный подход к изучению «регенерационных биогеоценозов» (Трофимов, 1979), создаются научные стационары.

Биологами Института биологии Республики Коми по проблемам биологической рекультивации проведены международные конференции в г. Сыктывкаре и Санкт-Петербурге (Освоение Севера…, 1991, 1994, 1996, 1998 и др.).

Новосибирские ученые С.С. Трофимов, А.А. Титлянова и И.Л. Клевенская (1979) предложили системный подход к изучению «регенерационных биогеоценозов». В это же время под руководством С.С. Трофимова при непосредственном участии Л.П. Баранника в окрестностях г. Новокузнецка был создан научный стационар лаборатории рекультивации ИПА СО РАН. Мощный творческий импульс обеспечил всестороннее изучение процессов почвообразования и основных аспектов рекультивации не только на территории Кузбасса, но по всей Сибири, где располагались каменноугольные месторождения (Экология и рекультивация…, 1992; Андроханов и др., 2004, Проблемы промышленной ботаники…, 2008, 2009; Рекультивация нарушенных…, 2008, 2009).

Чрезвычайно интересны опытные работы 1990-х годов по использованию методов индикации (Моторина и др., 1975; Булава, 1990), применении вермикомпоста (Попов, Чертов, 1994), сапропелей (Валеева, 1994) и другие. Новыми рекомендуемыми авторами методами являются использование дерна естественных сообществ и метод генной инженерии с подбором видов растений способных заселить техногенный субстрат без улучшения. Разрабатываются технологии рекультивации (использование сточных вод для обогащения субстратов, способы фиксации семян, общие системы организации рекультивации и т.д.). Все эти опыты пока являются искусственными без детальных анализов восстановительных процессов.

На промышленных отводах формируются техногенные комплексы с нарушенными микро- и мезо-климатическими и геокриологическими условиями, причем до настоящего времени не разработаны методы научно обоснованного ландшафтно-геохимического прогноза тех изменений в окружающей среде, которые при этом наблюдаются (Трофимов, 1974).

В Сибири разработаны ряд инженерных и биологических технологий сохранения и искусственного восстановления нарушенных мерзлотных экосистем (Техногенные экосистемы, 1985) с подбором и испытанием травянистых и кустарниковых растения для биологической рекультивации, предложены основы агротехники создания травянистого покрова в основном для сибирской зоны.

Приемы и методы биологической рекультивации в России разрабатываются давно. Проводятся опытно-экспериментальные работы по рекультивации в промышленных масштабах в соответствии общих положений о рекультивации нарушенных земель, действующих в нашей стране с 1984 г.

Более разработаны методы и способы рекультивации отвалов угольных месторождений, известные еще с 70-х годов ХХ века на территории Донбасса. Однако тогда ученые занимались в основном лесотехническими проблемами – рекультивацией земель с помощью древесных растений: для производственных посадок использовали небольшое число видов, в основном сосну и облепиху.

Многолетние рекультивационные работы проводятся в Кузбассе, результаты которых отражаются в журнале «Рекультивация нарушенных земель в Сибири» (2009) и в монографиях (Куприянов, Манаков, Баранник, 2010). Л.П. Баранник и его сотрудниками разработаны биоэкологические принципы лесной рекультивации с учетом эдафических особенностей вскрышных горных пород и степени плодородия грунтов (1990). В результате многолетних наблюдений выяснилось, что растения на чистых отвалах развиваются лучше, чем при нанесении плодородного слоя почвы. Ученые выявили еще одно достоинство своих травосмесей – органичность. Как правило, продолжительность существования обычных степных травосмесей при использовании минеральных и органических удобрений – около 10 лет. А потом они «выпадают», и новые появляются уже в другом составе.

Все больше внимания исследователи обращают на деградацию почв при техногенезе. Из многочисленных видов деградации почв все большее значение приобретает их изменение под действием химического загрязнения (Ковда, 1989; Ильин, 1991; Wood, 1974 и др.). В результате активной производственной деятельности предприятий алмазодобывающей промышленности продолжающейся с 50-х годов прошлого века, существенно изменились экосистемы Западной Якутии (Саввинов и др., 1992; 1993; 1996 и др.). Значительному техногенному воздействию подвергся и почвенный покров (Саввинов и др., 2002; 2004 и др.), требующий неотлагательных мер по рекультивации.

Почвы техногенных ландшафтов формируются под воздействием различных факторов почвообразования (Трофимов и др., 1979, 1986; Ужегова и др., 1984; Гагарина и др., 1989, 2003; Бурыкин, 1985; Бурыкин, Засорина, 1989; Баева и др., 1992; Федорец и др., 1995; Андроханов и др., 2000, 2004; Махонина, 1976 и др.). Процессы начального почвообразования, формирующие почвы техногенных ландшафтов подразделяются на 3 основные группы: абиогенное преобразование твердой фазы грунта, педогенное изменение минеральной части, биогенно-аккумулятивные процессы.

Постехногенный ландшафт в первые годы развития представляет собой своеобразный биологический «вакуум» (Трофимов и др., 1979), в котором, одновременно с началом восстановления биотической компоненты экосистемы, инициируется и процесс регенерации почвы (Федорец и др., 1995, Андроханов и др., 2000). На пионерной стадии сукцессии в ходе процесса почвообразования техногенный субстрат практически не преобразован, при этом сукцессии растительных сообществ и микроорганизмов практически отсутствуют, отсутствуют также и генетические горизонты у почв (Трофимов и др., 1986). Геофизические процессы преобладают в сравнении с геохимическими и биохимическими и выражаются в физической и физико-механической дезинтеграции крупнодисперсного материала, гравитационной сортировке мелкозема. Далее, в результате поселения растений и микроорганизмов на поверхность субстрата начинается накопление и разложение органического материала (Трофимов, 1986; Бурыкин, 1989; Махонина, 2004), что приводит к формированию горизонтов почв техногенных ландшафтов. Растительность при регенерации экосистемы оказывается функционально связанной с микроорганизмами, и почвообразование в техногенном ландшафте проходит под функциональным контролем сообществ (а не отдельных организмов), регулирующих процессы биосинтеза, биогенной аккумуляции химических элементов, деструкции, минерализации, гумификации органических веществ (Трофимов и др., 1986).

Одним из основных, характерных черт и показателем направленности процесса почвообразования является динамика содержания гумуса и азота в формирующейся почве, а также состав гумуса (Таймуразова, 1982). Качество образующихся гуминовых веществ зависит от почвенно-климатической зоны, состава пород в отвалах и их структуры, а также возраста.

К настоящему времени наука располагает обширным количеством данных о скорости инициального гумусонакопления в различных субстратно-фитоценотических условиях, о влиянии литогенного фактора на темпы и специфику формирования гумусового профиля молодых почв, о зональных особенностях регенерационного почвообразования и изменении состава гумуса молодых почв под влиянием биоклиматического фактора (Абакумов, 2006).

На Дальнем Востоке рекультивационные работы ведутся на промышленных отвалах месторождений россыпного золота (Сумина, 1991, 1992, 2013; Пугачев, Тихменев, 2008).

Таким образом, имеющуюся литературу по вопросам рекультивации можно подразделить на следующие группы работ:

1. Различные рекомендации, инструкции, методические пособия, посвященные в основном этапу технической рекультивации и содержащие результаты теоретических и практических работ (Восстановление нарушенных земель…, 2001; Гаврилова, Соколов, 2001; Гаджиев и др., 2001; Киреева, 2005 и др.). Авторы отмечают, что эффективность рекультивации породных отвалов в значительной степени определяется условиями их формирования, необходимыми сведениями об агрохимических и агрофизических свойствах вскрышных пород, укладываемых в тело отвалов (Овчинников, 1974). Таких данных нет в отчетах о разведке месторождений полезных ископаемых, хотя разработано уже много классификаций горных пород по пригодности их для рекультивации.

2. Литература по методам рекультивации. Большое количество занимает литература по самому универсальному методу рекультивации – методу «залужения», т.е. искусственного создания многолетних продуктивных травянистых сообществ. Но работ, где бы анализировались длительные изменения (многолетние наблюдения) состава искусственного растительного сообщества на отвалах, пока еще нет (Переверзев, Подлесная, 1986; Биологическая рекультивация …, 1992; Проблемы рекультивации…, 1974; Куприянов и др., 2010 и др.).

3. Исследования по зарастанию техногенных субстратов и регулированию естественных сукцессий восстановительного процесса. Проведены наблюдения за естественным самозарастанием нарушенных земель, которые имеют важное природоохранное значение главным образом для малообжитых районов, предотвращая или значительно ослабляя вредное воздействие нарушенных земель на соседние территории. Полный анализ теории антропогенной динамики растительности отражен в работе Б.М. Миркина (Миркин, 1984).

Анализ показал, что литературы по рекультивации в целом достаточно, но работ общетеоретического плана сравнительно мало и теория рекультивации, особенно биологической, пока еще не создана. Выполненные работы характеризуют первый эмпирический этап исследований (Миркин, 1984).

В Якутии на землях горнодобывающих предприятий широкое развитие получили так называемые «лунные ландшафты» в виде карьеров, отвалов пустых пород, хвостохранилищ, плотин, созданные при горных работах. Природно-техногенные комплексы формируются в основном на водораздельных (рудные месторождения) и долинных (россыпные месторождения) участках, поэтому техногенные ландшафты, почвогрунты и растительность нами подразделены на 2 типа – водораздельный и долинный. Особо заметны они в Западной и Южной Якутии. Они выведены из природного кругооборота и являются «балластными» системами, отрицательно влияющими на экологическую обстановку окружающих территорий.

Техногенный рельеф создается карьерами, отвалами пустых пород, хвостохранилищами и промышленными площадками.

Карьеры (карьерные выемки) с внутренними и внешними отвалами как совокупность горных выработок, образуются в результате открытой добычи твердых полезных ископаемых (Экология…, 1991). Формы и параметры карьеров зависят от условий залегания добываемого полезного ископаемого.

Отвалы представляют собой искусственную насыпь из отвальных грунтов или некондиционных полезных ископаемых, промышленных и коммунально-бытовых отходов. Их формирование связано со складированием пород, извлеченных из массива при проходке горных выработок на шахтах и рудниках, и вскрышными работами на карьерах и разрезах. Отвалы пустых пород состоят из глыб коренных гранитных пород разного размера, щебня, суглинка, супеси и глин. Характерной их особенностью является высокая степень скелетности и каменистости, сильное уплотнение, низкая водопроницаемость (Экология.., 1991).

Хвостохранилища – особая форма гидротехнических насыпей обогатительных фабрик, сопутствующих добыче и переработке полезных ископаемых.

Восстановление техногенных земель начинается с «нуля», при практическом отсутствии всех живых компонентов биоты. Их заселение живыми организмами происходит спонтанно. Процесс этот длительный, его направление и скорость зависит от многих факторов. В большинстве случаев существует необходимость в искусственном восстановлении растительного покрова. Препятствуют рекультивационным работам суровые природно-климатические условия Якутии и отсутствие достаточного количества снятого плодородного слоя для отсыпки поверхности при рекультивации.

Степень и интенсивность антропогенного воздействия на экосистемы, прежде всего, сказывается на растительном покрове, который претерпевает наиболее зримые прямые и косвенные изменения. Горные разработки уничтожают целые лесные, луговые и болотные массивы, и соответствующие сообщества и популяции различных видов растений, в том числе редких и подлежащих охране. В случае если растительность сразу не уничтожается, в ней происходят антропогенные смены, также ведущие постепенно к деградации естественного растительного покрова.

Заселение техногенных земель растительностью зависит от биоэкологических факторов: высоты, размера и возраста отвалов, состава почвогрунтов, расстояния от естественных сообществ. Поэтому при классификации техногенных комплексов Якутии за основу приняты классификации почвогрунтов, растительности и техногенного рельефа исследованных районов (Природно-техногенные экосистемы…, 2006). На техногенных участках с полным отчуждением почвенно-растительного покрова не происходит восстановление первичных растительных сообществ, а формируются новые фитоценозы (Миронова, 2000).

Комплексные экологические исследования промышленных районов показали, что на отработанных месторождениях проводится только горнотехническая рекультивация, т.е. планировка площадей, или «противоэрозионная» отсыпка отвалов более грубообломочным материалом для предотвращения их размыва паводковыми водами. Биологический этап рекультивации находится только на стадии опытных исследований (Зубченко, Сулин, 1980; Временная инструкция…,1990; Заудальский, Козлов, 1998, Миронова, 2000, 2010; Миронова и др., 2005, 2009, 2011, 2012, 2015).

Проведенные лабораторией ВНИИ-1 опыты на дражных отвалах Южной Якутии выявили реальные возможности использования рекультивированных земель в сельскохозяйственном производстве в зоне вечной мерзлоты (Кузьмин, 1985, Гончаров, 1987). Подобные исследования велись Институтом биологии СО РАН на Кангаласском разрезе и в Южной Якутии, но были краткосрочными из-за финансовых затруднений и не дали научно обоснованных результатов (Петрова, 1994).

В последнее время опытные работы по биологической рекультивации ведутся сотрудниками института прикладной экологии Севера (НИИПЭС) СВФУ под руководством автора на юге, западе и севере республики.

Опыты по биологической рекультивации в Якутии имеются, но в них недостаточно отражены работы по рекультивации карьерных отвалов и абсолютно мало сведений по нарушенным землям алмазных месторождений (Миронова и др., 1991; Миронова, Поисеева, 1993; Миронова, 1995, Миронова и др., 2012, 2015).

Особую роль при восстановлении нарушенных земель играют процессы ускорения самозарастания растительности путем посева семян местных и интродуцированных к условиям Якутии видов трав и внесением минеральных удобрений.

В 1980-х лабораторией охраны природы института Якутниипроалмаз проводились посевы многолетних трав с применением различных доз минеральных удобрений и с насыпкой плодородного слоя разной толщины на отвалах карьера «Мир» в Мирнинском районе республики (Лебедева, Лонкунова, 1990). Предварительные результаты показали перспективность создания кормовых угодий на промышленных отвалах при отсыпке плодородного слоя до 20–40 см и внесении определенных доз минеральных удобрений.

Основными задачами наших исследований являются:

1) изучение флоры и растительности нарушенных участков;

2) анализ степени техногенной трансформации растительности методами классификации и ординации;

3) оптимизация растительности путем управления процессами стихийной синантропизации или создания искусственных сообществ.

Можно выделить несколько этапов опытно-экспериментальных работ, проводимых научно-исследовательским институтом прикладной экологии Севера СВФУ.

Первые опытные участки сотрудники института заложили в 1993 году по долине р. Селигдар (приток р. Алдан) с целью изучения процесса ускорения самозарастания отвалов на месторождениях золота путем внесения минеральных удобрений. Опыты показали эффективность метода на молодых отвалах (возраст 5–15 лет). Внесение удобрений заметно ускоряет процесс самозарастания и стимулирует раннему появлению древесно-кустарниковых растений на дражных отвалах. По результатам исследований разработаны научно-практические «Рекомендации по отводу под самозарастание земель, нарушенных горными работами» (2001). В последующие годы по результатам исследований разработаны и другие рекомендации и учебные пособия (Миронова, Иванов, 2005; Миронова, 2009; Миронова и др., 2010).

На втором этапе работы (2001–2003 гг.) по биологической рекультивации проводились на отвалах вскрышных пород месторождения «Биллях» в бассейне р. Анабар. Методы посева многолетних трав (бекманнии восточной) показали высокие результаты, когда всходы второго года имели проективное покрытие до 60 %, а урожайность достигла до 1 кг с кв. м. Результаты обсуждались на республиканской научно-практической конференции «Экологическая безопасность при разработке россыпных месторождений алмазов» (Якутск, 2004). Правильное проведение горнодобывающим предприятием ОАО «Нижнеленское» технического этапа рекультивации будет твердой основой для мероприятий биологического этапа.

Третий этап работ включает опытные работы на отвалах карьера «Мир» (2003–2004 гг.). На опытном отвале № 6 карьера высотой 60 м и крутизной откоса до 45 % была произведена отсыпка поверхности вскрышными породами из отвалов россыпного месторождения «Водораздельные галечники». Отсыпанные участки подсевались семенами диких трав с внесением минеральных удобрений – аммофоска. Первые результаты появились через 3–4 года и с каждым годом видовой состав и проективное покрытие увеличивались за счет полыни, осота и чертополоха.

В 2005 году опытные работы начались на отвалах разреза «Нерюнгринский». О возможности самозарастания на отвалах угольных месторождений споров нет, но данный процесс в условиях Якутии замедляется, и его нужно ускорить искусственным путем.

Одной из основных проблем по биологической рекультивации считается отсутствие в Якутии питомников растений-рекультивантов, необходимых в условиях, где нет достаточного естественного плодородного слоя для рекультивации и растительных сообществ в местах нарушения.

Объектами опытно-экспериментальных работ являются:

1) долина р. Биллях – на россыпях алмазов (приток р. Анабар);

2) отвалы пустых пород карьера «Мир» (г. Мирный);

3) хвостохранилище обогатительной фабрики № 3 Мирнинского ГОКа (г. Мирный);

4) долина р. Селигдар (г. Алдан) на россыпях золота;

5) отвалы Куранахского рудного поля (г. Алдан);

6) отвалы разреза «Нерюнгринский» (г. Нерюнгри);