На начальном этапе полевых исследований на поверхности отвалов выбирали участки земель с незначительной густотой травянистого покрова (рис. 2.13). На этих участках мощность нанесенного почвенного слоя составила 10–15 см (рис. 2.14).

Визуальный осмотр поверхности отвалов с мощностью почв 0,1–0,2 м показал отсутствие смыкаемости надземной части растений на этих участках. На последних наблюдаются участки земель размером до 0,3х0,3 м с полным отсутствием растительности. Такие участки хорошо просматриваются на фотографиях, представленных на рис. 2.15.

На следующих этапах проведения исследований на участках с более густым травянистым покровом создавали прикопы, которые показали мощность нанесенного почвенного слоя от 0,18 до 0,4 м (рис. 2.16, 2.17). Нанесенный в ходе проведения горнотехнической рекультивации почвенный слой характеризуется содержанием гумуса в диапазоне от 4 до 6,2 % и увеличенным содержанием глинистых фракций до 55 %.

В замерах мощности ПСП использовалась чертежная линейка длиной 40 см. На всех фотографиях хорошо видно, что мощность нанесенного почвенного слоя варьирует в диапазоне 10–40 см. Пестрота вертикальной поверхности прикопов говорит о значительном засорении ПСП глинистыми фракциями, возникающем в ходе выполнения горнотехнического этапа. Содержание гумуса в подстилающих ПСП суглинках в естественно-природном состоянии находится в диапазоне 0,6–0,8 %. На фотографиях также хорошо видно, что почвенный слой лежит на вскрышных породах, перемещенных и уложенных в тело отвала. Последние представлены смесью суглинков, угольной массы, аргиллитов, алевролитов и песчаников.

Рис. 2.13. Фрагмент поверхности участка восстановленных земель с мощностью нанесенного почвенного слоя 15 см

Рис. 2.14. Фрагменты полевых работ по исследованию продуктивности земель восстановленных агроландшафтов с мощностью почвенного слоя 10–15 см: слева – вертикальные прикопы в рекультивированном почвенном слое; справа – результаты замера продуктивности рекультивированных земель

Рис. 2.15. Поверхность отвалов с участками земель без заселения их растительностью

Рис. 2.16. Фрагменты полевых работ по исследованию продуктивности земель восстановленных агроландшафтов с мощностью почвенного слоя 18–25 см: слева – вертикальные прикопы в рекультивированном почвенном слое; справа – результаты замера продуктивности рекультивированных земель

Рис. 2.17. Фрагменты полевых работ по исследованию продуктивности земель восстановленных агроландшафтов с мощностью почвенного слоя 35–40 см: слева – вертикальные прикопы в рекультивированном почвенном слое; справа – результаты замера продуктивности рекультивированных земель

Итоговые результаты исследования продуктивности земель изображены на рис. 2.18. Графическая интерпретация продуктивности рекультивированных земель высвечивает следующие тенденции в ее изменении: в диапазоне мощности нанесенного почвенного слоя с 0,1 до 0,2 м наблюдается прирост фитомассы на уровне 1,4 ц/га на каждый сантиметр увеличения мощности нанесенного почвенного слоя; увеличение мощности рекультивированного почвенного слоя на 0,1 м, т.е. с 0,21 до 0,3 м, обусловливает прирост фитомассы на уровне 2,8 ц/га на каждый сантиметр увеличения мощности нанесенного почвенного слоя; дальнейшее увеличение мощности почвенного слоя с 0,25 м до 0,4 м приводит к приросту фитомассы на 0,4 ц/га на каждый сантиметр увеличения мощности нанесенного почвенного слоя.

Для проведения сравнительного анализа изменения продуктивности земель в естественно-природном и трансформированном состояниях результаты полевых исследований совмещены на одном графике, изображенном на рис. 2.19.

Анализ графических построений высвечивает следующие тенденции в изменении продуктивности земель восстановленных агроландшафтов: темпы прироста фитомассы на землях реабилитированных агроландшафтов являются максимальными на уровне 2,1 ц/га с увеличением мощности нанесенного почвенного слоя до 0,3 м; дальнейшее увеличение мощности почвенного слоя с 0,3 до 0,4 м обусловливает незначительные темпы прироста фитомассы на уровне 0,6 ц/га. Установленные тенденции позволяют сделать вывод о том, что трансформация количественных и качественных показателей наносимого почвенного слоя в меньшую сторону приводит к резкому снижению продуктивности рекультивированных земель: при средней мощности почв 0,25 м и содержании в них гумуса на уровне 5 % их продуктивность снижается в три раза относительно продуктивности земель, находящихся в естественно-природном состоянии со средней мощностью почв 0,55 м и содержанием в них гумуса на уровне 9 %.

Рис. 2.18. Изменение продуктивности рекультивированных земель

Рис. 2.19. Изменение продуктивности земель агроландшафтов в естественно-природном состоянии и восстановленных угольным разрезом

Итак, анализ результатов полевых исследований по определению продуктивности земель показал следующее: минимальная и максимальная продуктивности земель на уровне 10–18 и 52–58 ц/га характерны для участков реабилитированных агроландшафтов с мощностью почвенного слоя 10–15 и 30–40 см; минимальная продуктивность земель в естественно-природном состоянии на уровне 60–75 ц/га характерна для черноземных почв мощностью 35–40 см;

максимальная продуктивность земель в естественно-природном состоянии на уровне 110–130 ц/га наблюдается на старопахотных землях с мощностью почвенного слоя на уровне 0,6–0,75 м.

Исследование продуктивности рекультивированных земель

На наш взгляд, научно-прикладным исследованиям по обоснованию технологий горнотехнической рекультивации, в которых производится формирование корнеобитаемого слоя для нанесения его на отвалы, обладающего высокой продуктивностью при низких затратах на работы по рекультивации, должны предшествовать полевые работы, связанные с исследованием продуктивности культурных ландшафтов, ранее созданных угольными разрезами. В этой связи такие почвенно-флористические исследования были проведены с 2008 по 2011 г. на породных отвалах угольного разреза «Бородинский», характеризующихся большим разнообразием культурных ландшафтов.