AN ASSESSMENT OF SELF-ORGANIZED VEGETATION OF LANDS DISTURBED BY MINING OPERATIONS IN THE CONDITIONS OF THE STEPPE ZONE

Research article
DOI:
https://doi.org/10.60797/IRJ.2024.144.19
Issue: № 6 (144), 2024
Suggested:
23.05.2024
Accepted:
29.05.2024
Published:
17.06.2024
344
14
XML
PDF

Abstract

The results of studies of self-organized vegetation of lands disturbed by mining operations in the conditions of the steppe zone of the Irkutsk Oblast are presented. Species of the most typical for steppe herbaceous plants are determined and quantitative calculation of biomass of herbaceous vegetation depending on the exposure of sides of abandoned quarries is carried out. When choosing the locations of quarries in the steppe upland area, it is recommended to use the northern slopes, on which the best conditions of self vegetation, the greatest number and density of plants are noted. The research results can be useful in geobotanical study of plant complex of anthropogenic landscapes and intensity of ecosystem restoration of areas with low green biomass of plants.

1. Введение

Одним из ключевых факторов развития горнодобывающего предприятия является успешная реализация полезного ископаемого потребителю. В последние годы к наиболее востребованным полезным ископаемым относятся строительные материалы, которые находят широкое применение в жилищном и дорожном строительстве. На рис. 1 показан интенсивный рост объемов добычи общераспространённых полезных ископаемых в Иркутской области за период 2008-2020 годов
.
Объем добычи общераспространённых полезных ископаемых в Иркутской области

Рисунок 1 - Объем добычи общераспространённых полезных ископаемых в Иркутской области

В связи с увеличением объемов добычи строительных материалов (строительный камень, песчано-гравийные породы, строительный песок, легкоплавкие глины) увеличивается площадь нарушенных земель при их добыче. Следует отметить, что добыча и переработка песчано-гравийной смеси находится на втором месте в России по количеству и запасам среди эксплуатируемых месторождений строительных материалов и на первом по числу разведанных
.

В регионах Сибири и Дальнего Востока наблюдается значительное число брошенных карьеров по разработке рудных месторождений золота, молибдена и меди. Площади нарушенных земель здесь также большие, и работы по рекультивации земель практически не проводятся

. Аналогичная ситуация в Тыве, Хакасии и других сибирских регионах. Основная площадь нарушенных земель состоит из выработок, породных отвалов и хранилищ отходов обогащения полезных ископаемых
.

Следует отметить, что на нарушенных при разработке месторождений землях, находящихся в горно-таежной и лесной зонах, зафиксированы высокие, экологически приемлемые темпы восстановления растительного покрова

,
. В районах степных зон наблюдается обратная картина
. Особенностью климата степной зоны является небольшое количество осадков, отсутствие леса и бедная растительность
, что обуславливает низкие темпы самозарастания нарушенных земель. Оценка условий самозарастания нарушенных горными работами земель в степной зоне и является целью настоящего исследования.

Объектом исследования являются заброшенные карьеры в «Кудинской» степной зоне Иркутской области, приуроченные к долине р. Куда. Данный район относится к среднесибирской формации растительного покрова, на котором представлены разнотравно-осоково-злаковые и осоково-злаково-разнотравные луга в речных поймах в сочетании с ивово-тополевыми насаждениями и болотами в нижних частях склонов и пониженных участках долин

. Общая площадь данной степной зоны около 4,2 тыс. кв. км. Высота над уровнем моря в пределах от 500 до 700 м. Длина по простиранию составляет около 180 км, вкрест простирания ширина составляет в среднем 30 км (рис. 2).

Среднее годовое количество осадков составляет 325 мм. Основное направление ветра привязано ближе к северному и северо-восточному. Среднегодовая температура воздуха составляет минус 1,1 °С

.

2. Методы и материалы исследований

Визуальный анализ изображений разновременных космических снимков позволил выявить 35 карьеров по добыче строительных материалов, общая площадь которых составляет более 48 тыс. кв. м
,
. В июле 2023 года были проведены полевые исследования на территории 5 карьеров под номерами с 1 по 5 (рис. 2). Установлено, что часть карьеров используется для добычи полезных ископаемых и является действующими, некоторые месторождения отработаны и выработки служат в качестве полигонов для свалки мусора, незначительная часть задействована в хозяйственных нуждах для добычи песка и глины местными жителями (небольшое строительство и ремонт приусадебных территорий), есть и затопленные карьеры (рис. 3).
Схема расположения карьеров №№ 1-35 в «Кудинской» степной зоне

Рисунок 2 - Схема расположения карьеров №№ 1-35 в «Кудинской» степной зоне

Кроме деления карьеров на рабочие и нерабочие, их можно разделить по типу местности – на нагорные и долинные.

Для исследования влияния экспозиции бортов карьеров на степень их самозарастания, в августе 2023 г. в районе поселка Усть-Ордынский были проведены полевые исследования.

Методика полевых исследований включает следующие этапы:

1) выбор места для отбора проб травянистых растений на карьере в зависимости от расположения и экспозиции бортов;

2) разметка участков площадью 1 кв. м по бортам карьера;

3) отбор растений с намеченных участков;

4) очистка растений от грунта;

5) типизация растений по видам, подсчет количества видов растений, суммирование однотипных растений и их взвешивание;

6) группирование отобранных растений в зависимости от экспозиции склонов.
Состояние карьеров в «Кудинской» степной зоне Баяндаевского района: а – действующий карьер; б – заброшенный карьер, используемый для свалки мусора; в – заброшенный нерекультивируемый карьер; г – затопленный карьер

Рисунок 3 - Состояние карьеров в «Кудинской» степной зоне Баяндаевского района:

а – действующий карьер; б – заброшенный карьер, используемый для свалки мусора; в – заброшенный нерекультивируемый карьер; г – затопленный карьер

В качестве эталона исследования выбран заброшенный карьер, обозначенный под условным номером 13, площадью 15 984,36 кв. м, расположенный на 100-м км шоссе Иркутск – Качуг (рис 4а). Глубина карьера составляет не более 8 м, углы откосов бортов варьируются от 10° до 80°, добыча полезных ископаемых производилась в 80-е годы прошлого века. В настоящее время карьер частично используется для свалки мусора.
Карьер № 13 является частично заросшим травянистой и кустарниковой растительностью, т.е. произошло самозарастание его поверхности степными травами и кустарниками (рис. 4г).
Состояние карьера № 13: а – расположение и границы карьера; б, в, г – соответственно восточный, западный и южный борта карьера

Рисунок 4 - Состояние карьера № 13:

а – расположение и границы карьера; б, в, г – соответственно восточный, западный и южный борта карьера

Для оценки условий и степени самозарастания нарушенных горными работами земель в зависимости от экспозиции бортов произведен отбор растений с участков площадью 1 кв. м на разных высотных отметках. На рис. 5 представлены места отбора проб в зависимости от экспозиции и примерно равных уклонах поверхности.
Далее растения очищались от грунта, песка, глины и группировались по видам. На восточной экспозиции находились такие растения как полынь, луговик дернистый, ковыль (рис. 6а). На южной экспозиции – полынь, луговик дернистый, ковыль и др. (рис. 6б). На западной экспозиции – луговик дернистый, ковыль и смолёвка обыкновенная. Полынь, луговик дернистый, ковыль и мхи сосредоточены на северной экспозиции (рис. 6г и 6д).
Общий вид карьера № 13: а – схема расположения мест отбора проб; б – установка ограждения участка площадью 1 кв. м; в – вид участка после взятия проб

Рисунок 5 - Общий вид карьера № 13:

а – схема расположения мест отбора проб; б – установка ограждения участка площадью 1 кв. м; в – вид участка после взятия проб

Отбор и группировка растений по видам для разных бортов карьера:а – восточная; б – южная; в – западная и г – северная экспозиция карьера; в том числе д – мхи с северной экспозиции

Рисунок 6 - Отбор и группировка растений по видам для разных бортов карьера:

а – восточная; б – южная; в – западная и г – северная экспозиция карьера; в том числе д – мхи с северной экспозиции

3. Результаты исследований и их обсуждение

При обработке результатов полевых исследований на карьере № 13 было определено 5 основных видов растений, суммарное количество единиц травянистой растительности составляет 2705 шт. Из них на южной экспозиции выявлено наибольшее количество видов растений, однако с низкой плотностью до 237 шт/м2. Западная экспозиция характеризуется в основном 3 видами растений, в количестве 578 шт/м2. На восточной экспозиции выявлено 3 вида растений, с плотностью 773 шт/м2. На северной экспозиции выявлено 5 видов растений, общее количество которых составляет 1117 шт/м2.

Наименьшее общее количество растений наблюдается на южной и западной экспозиции карьера. На восточной и северной экспозиции отмечаются максимальные значения. Причиной такого распределения является неравномерное воздействие прямых солнечных лучей на дневную поверхность бортов. На южной и западной экспозиции прямые солнечные лучи прогревают грунт дольше в течение дня, что и приводит к испарению влаги с поверхности и как следствие к уменьшению влажности почвы. Результаты полевых исследований приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Распределение видов растений по экспозиции склонов

Вид растения

Количество растений на бортах карьера, шт.

Восточная экспозиция

Южная экспозиция

Западная экспозиция

Северная экспозиция

Полынь

9

58

Луговик дернистый

721

216

475

519

Ковыль

12

Мхи

491

Прочие растения

52

103

49

Всего

773

237

578

1117

На рисунке 7 приведена плотность растений (шт/м2) в зависимости от экспозиции бортов карьера.
Распределение плотности растений по сторонам горизонта

Рисунок 7 - Распределение плотности растений по сторонам горизонта

Таким образом, результаты количественного подхода в изучении восстановления травянистой и кустарниковой растительности могут быть положены в геоботанические исследования на техногенных ландшафтах, при которых каждый вид растений получит топографическую привязку к местности и характеристику экологических условий (положение в рельефе и характер местообитания)
.

4. Заключение

Проведенные исследования условий самозарастания на карьерах по добыче строительных материалов в степной зоне показали высокую зависимость распределения растений от экспозиции бортов. На северной экспозиции отмечается наибольшая плотность растений. Рекомендуется использовать данную зависимость при выборе расположения карьера в нагорной степной местности. При пологом расположении карьера, рекомендуется проводить выполаживание бортов с учетом северной и восточной экспозиции. Выполнение данных рекомендаций окажет положительное влияние на процесс самозарастания нарушенных горными работами земель в условиях степной зоны.

Article metrics

Views:344
Downloads:14
Views
Total:
Views:344