Rozwój metod rekultywacji leśnej zwałowiska zewnętrznego Pola Eksploatacyjnego Bełchatów

Transkrypt

1 Rozwój metod rekultywacji leśnej zwałowiska zewnętrznego Pola Eksploatacyjnego Bełchatów Wojciech Krzaklewski*, Marek Pająk*, Marcin Pietrzykowski*, Jerzy Wójcik** STRESZCZENIE W pracy przedstawiono rozwój metod rekultywacji leśnej realizowanych na zwałowisku zewnętrznym pole Bełchatów (aktualnie nazywanym Górą Kamieńsk). Omówiono ważniejsze zabiegi rekultywacyjne realizowane na przestrzeni lat Były to: zadarnienie skarp przez humusowanie i zalesienie metodą gatunków pionierskich prowadzone w latach , następnie zadarnienie skarp metodą tradycyjną i zalesienie metodą gatunków pionierskich w latach ; zadarnienie skarp metodą awiohydroobsiewu i zalesienie metodą biodynamiczną w latach ; zadarnienie wierzchowiny i zalesienie metodą gatunków docelowych w latach Od roku 1985 sukcesywnie rekultywowane tereny zwałowiska przekazywano Nadleśnictwu Bełchatów. Słowa kluczowe: węgiel brunatny, tereny pogórnicze, rekultywacja leśna 1. Wstęp Od początku istnienia (1975) Kopalnia Bełchatów w szybkim tempie zajmowała pod eksploatację tereny rolne oraz leśne. W 1993 sama odkrywka pola Bełchatów obejmowała obszar około 1850 ha. Pod zwałowisko zewnętrzne zajęto około 1500 ha, w tym: gruntów ornych, łąk i pastwisk około 750 ha (tj. ok. 50%), lasów państwowych i prywatnych około 570 ha (tj. ok. 38%), pozostałe około 170 ha (tj. ok. 12%) stanowiły tzw. grunty różne czyli innych * Uniwersytet Rolniczy, Wydział Leśny, Kraków ** AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska, Kraków 285

2 form użytkowania. Budowę zwałowiska zewnętrznego nazwanego w regionie później Górą Kamieńsk rozpoczęto w czerwcu 1977 roku, a na jesieni tego roku kopalnia z własnej inicjatywy wykonała zadrzewienie północnych fragmentów skarp, głównie z zastosowaniem topól. Zabiegi rekultywacyjne na skalę wdrożeniową prowadzono na podstawie projektów Poltegoru i wytycznych Katedry Kształtowania i Ochrony Środowiska AGH [3]. Rodzaj i właściwości utworów nadkładu złoża Bełchatów, z których tworzono Górę Kamieńsk, wpływały bezpośrednio na jakość warunków siedliskowych na zwałowisku, a te z kolei determinowały jakość zabiegów rekultywacyjnych. Nadkład budowały utwory czwartorzędowe o miąższości od 50 do 100 m, miejscami przekraczając 200 m; oraz trzeciorzędowe utwory mioceńskie o średniej miąższości 60 m. Dominującymi utworami były piaski czwartorzędowe i trzeciorzędowe (>50% udziału), następnie trzeciorzędowe iły i mułki około 16%, czwartorzędowe gliny około 11% i mułki ok. 8,0% oraz utwory inne [1]. Klimat obszaru Kopalni charakteryzuje: średnia roczna suma opadów atmosferycznych wynosząca około 600 mm i średnia roczna temperatura 7,8 C [stacja Kaszewice]. Zgodnie z administracyjną decyzją tereny powstającego zwałowiska były rekultywowane dla kierunku leśnego. Zabiegi sukcesywnie modyfikowano dostosowując je do aktualnych warunków siedliskowych, a przekazywanie zrekultywowanych powierzchni Nadleśnictwu Bełchatów rozpoczęto już w 1985 roku. W niniejszym opracowaniu przedstawiono rozwój metod leśnej rekultywacji Góry Kamieńsk z uwzględnieniem chronologii realizowanych rozwiązań. 2. Chronologia zastosowanych metod rekultywacji leśnej Zwałowisko zewnętrzne pola Bełchatów rekultywowano odtwarzając glebę i ekosystem metodą przez zalesienie. Całość prac rekultywacyjnych od połowy lat 90. ubiegłego wieku koordynował Zespół konsultacyjno-koordynacyjny pod przewodnictwem Wojciecha Krzaklewskiego (AGH Kraków) powołany przez Dyrektora Kopalni Bełchatów. W ramach realizowanej dla leśnictwa rekultywacji biologicznej zboczy (ok ha) i wierzchowiny (ok. 300 ha) zastosowano następujące metody [6]: humusowanie skarp i ich zalesienie metodą gatunków pionierskich w latach ; zadarnienie skarp metodą tradycyjną (ręczny wysiew nasion) i zalesienie metodą gatunków pionierskich w latach ; zadarnienie skarp metodą awiohydroobsiewu (uzupełniająco ręczny wysiew nasion) i zalesienie metodą biodynamiczną w latach ; zadarnienie wierzchowiny metodą awiohydroobsiewu lub tradycyjną i zalesienie metodą gatunków docelowych w latach ; neutralizacja oraz zadarnienie i zalesienie fragmentarycznie występujących utworów mioceńskich nadmiernie zakwaszonych, przy użyciu występującej w nadkładzie złoża Bełchatów kredy jeziornej. 286

3 3. Metody zadarnienia powierzchni zwałowiska Skuteczne zadarnienie powierzchni zwałowiska miało na celu zabezpieczenie skarp przed erozją wodną oraz eoliczną oraz inicjowanie i przyspieszanie przebiegu procesów glebotwórczych Zadarnienie przez humusowanie Selektywne wykorzystanie nadkładu i torfu stosowane było na początku prac rekultywacyjnych (lata ) na stałych północnych i zachodnich skarpach zwałowiska zewnętrznego. Metoda polegała na pokryciu ok. 30 ha skarp 20 cm warstwą ziemi próchnicznej przemieszanej z torfem pozyskiwanym z przedpola odkrywki pola Bełchatów. Utwory te charakteryzowały się dużą żyznością, jednak rozwijająca się intensywnie w tych warunkach roślinność zielna silnie zagłuszała wprowadzane sadzonki drzew, które z czasem zamierały. Z tego powodu oraz z powodu zmniejszających się zasobów torfu zmieniono tę metodę na ręczny wysiew mieszanki nasion traw i motylkowych z racjonalnym nawożeniem mineralnym NPK. Rys. 1. Zadarnienie skarp przez humusowanie (fot. Krzaklewski, 1978) 3.2. Zadarnienie metodą tradycyjną W latach stosowano zadarnienie skarp poprzez siew nasion i nawożenie mineralne (ręczny siew nasion na skarpach i ręczny rozsiew nawozów mineralnych). Z traw 287

4 wprowadzano przede wszystkim: kostrzewę czerwoną, rajgras włoski i kupkówkę pospolitą, a z motylkowych łubin trwały, koniczynę białą i komonicę rożkową Zadarnienie metodą awiohydroobsiewu Rosnąca wysokość zwałowiska oraz jego duża powierzchnia budowana z utworów sypkich, łatwo poddających się erozji, zmusiły do zastosowania nowej metody przeciwerozyjnego zadarnienia skarp tj. metody awiohydroobsiewu. Awiohydroobsiew był w pełni nowatorską, szybką i skuteczną metodą stabilizacji biologicznej zboczy zwałowiska. Metoda ta umożliwiła skuteczną stabilizację zwałowiska, chroniąc je przed erozją i rozmywaniem. Było to osiągnięcie niemające wówczas odpowiednika w Polsce i Europie. Metoda ta została opracowana przez Zespół pracowników kopalni, AGH oraz lotników i uzyskała w 1991 r. patent krajowy nr Na jej potrzeby Kopalnia wybudowała, na półce trzeciego poziomu zwałowiska lotnisko (pas startowy i lądowisko długości około 800 m) dla samolotów rolniczych stosowanych w metodzie awioobsiewu czy awiohydroobsiewu (rys. 2). Rys. 2. Samolot wykonywujący awioobsiew (fot. Krzaklewski, 1988) Równolegle inwestycji tej towarzyszyła budowa urządzeń technicznych niezbędnych dla wdrożenia ww. metody na skalę przemysłową (zabezpieczenie lotniska, drogi, zbiorniki itp.). Metoda awiohydroobsiewu była skutecznie zastosowana na powierzchni około 700 ha zboczy zwałowiska. Polegała na zrzucie z samolotu z wysokości ok. 15 m i przy prędkości 288

5 150 km/h nasion motylkowych i traw wymieszanych z uwodnionymi przefermentowanymi osadami ściekowymi (zawierającymi 8 12% suchej masy), dowożonymi z miejskiej oczyszczalni ścieków komunalnych w Bełchatowie. Tak przygotowaną mieszankę po załadowaniu do samolotu Kruk lub Dromader zrzucano na kolejne rekultywowane fragmenty skarp. Dawka uwodnionych osadów wynosiła 30 t/ha, a nasion 120 kg/ha. Odpowiednio dobrane gatunki roślin (koniczyna biała, komonica rożkowa, rajgras angielski, rajgras włoski, kostrzewa czerwona oraz kupkówka pospolita) oraz osadów ściekowych pozwalały na zabezpieczenie skarp przed erozją wodną oraz eoliczną, wzbogacały utwory w składniki odżywcze oraz przyspieszały przebieg procesów glebotwórczych. Po stabilizacji zwałowisko zalesiano. 4. Neutralizacja Pojawiające się na zwałowisku nadmiernie zasiarczone utwory trzeciorzędowe były bardzo silnie zakwaszone i wymagały izolacji bądź neutralizacji. Izolacja takich gruntów polegała na pokryciu ich w trakcie prac zwałowych warstwą żyznych utworów miąższości co najmniej 1 m. Neutralizacja natomiast na zastosowaniu czynnika likwidującego nadmierne zakwaszenie, w postaci pozyskanej z nadkładu złoża kredy jeziornej. Neutralizator mieszano z gruntem stosując odpowiednie zabiegi agrotechniczne. Na zneutralizowanych powierzchniach prowadzono zadarnienie metodą tradycyjną (siew ręczny i nawożenie mineralne NPK). Po skutecznym zadarnieniu przystępowano do zalesień tych fragmentów metodą gatunków pionierskich. Kopalnia, wychodząc naprzeciw potrzebom rekultywacji, zdeponowała znaczne zapasy kredy jeziornej na składowisku pomocniczym specjalnie utworzonym dla tego celu na zwałowisku wewnętrznym. Kreda jeziorna była i jest stosowana w kopalni jako wartościowy środek użyźniający i neutralizujący grunty w ramach rekultywacji [2, 7]. 5. Zalesienie zwałowiska Zalesienia na zwałowisku zewnętrznym tworzą samowystarczalne zbiorowisko, upodabniające się do ekosystemu leśnego z roślinnością drzewiastą i zielną oraz inicjalną glebą ze ściółką i warstwą próchniczną Taki układ stanowi skuteczne zabezpieczenie przeciwerozyjne Góry Kamieńsk. Na przestrzeni lat skład gatunkowy zalesień rekultywowanego zwałowiska ulegał zmianom. Najpierw stosowano metodę gatunków pionierskich ( ) w celu stworzenia korzystniejszych warunków dla wprowadzenia bardziej wymagających gatunków drzew. W rekultywacji leśnej gatunki pionierskie wprowadzane są jako przedplon, który w późniejszym okresie jest przebudowywany na roślinność docelową. W metodzie tej stosowano gęstą więźbę sadzenia (0,7 1,0 m) w celu skrócenia czasu uzyskania pełnego zwarcia koron drzewek oraz skuteczniejszego przeciwerozyjnego zabezpieczenia obiektu [4]. W kolejnym okresie ( ) stosowano przede wszystkim metodę biodynamiczną. 289

6 W metodzie tej, którą objęto największą część Góry Kamieńsk, stosowano 4 grupy gatunków: 1) gatunki lasotwórcze (główne, docelowe, ok. 50% udziału), 2) gatunki fitomelioracyjne (ok. 20% udziału), 3) gatunki biocenotyczne (ok. 10% udziału), 4) wybitnie przeciwerozyjne (ok. 20%). Najważniejszą rolę w tej metodzie pełnią gatunki fitomelioracyjne (głównie z rodzaju Alnus sp.), które poprzez symbiozę z bakteriami wiążą wolny azot z atmosfery przez co korzystnie oddziaływają na wzrost gatunków docelowych oraz na procesy glebotwórcze [4]. Metodę gatunków docelowych (przewaga w składzie zalesień gatunków lasotwórczych) stosowano przede wszystkim na wierzchowinie i szerokich południowych półkach zwałowiska w latach ( ). Metoda ta polegała na zakładaniu upraw głównie sosnowych z domieszką brzozy, dębów rodzimych i gatunków biocenotycznych. Zalesienie wierzchowiny prowadziło na zlecenie kopalni Nadleśnictwo Bełchatów [4, 5, 8]. Obecnie na zwałowisku zewnętrznym rosną zwarte różnogatunkowe i różnowiekowe (wiek od lat) drzewostany. Największy udział mają: brzozy 25%, sosna pospolita 20%, olsze 15%, oraz robinia akacjowa 12%. Udział pozostałych gatunków jest niższy jednak gatunki występują w dużym zmieszaniu przez co podwyższają różnorodność przyrodniczą powstającego ekosystemu leśnego (rys. 3). Ogólnie szacuje się, że aktualnie na zwałowisku występuje ponad 50 gatunków i odmian roślin drzewiastych (część została wprowadzona w ramach rekultywacji, a część pochodzi z sukcesji naturalnej). Dla przykładu odmian topoli jest kilkanaście z tego 2 3 stanowią stałe składniki zadrzewienia. Samych gatunków i odmian wierzb jest ponad 10. Cecha te stanowi o wyjątkowej wspomnianej różnorodności biologicznej zwałowiska. Urozmaica to sąsiadujące ze zwałowiskiem monotonne kompleksy leśne z dominującą sosną pospolitą [9]. Rys. 3. Aktualny skład gatunkowy zalesień Góry Kamieńsk [9] 290

7 6. Nawożenie mineralne W ramach rekultywacji biologicznej prowadzono nawożenie mineralne głównie azotowe, fosforowe i potasowe, dostosowując rodzaje i dawki nawożeniowe do wymagań gatunków i warunków siedliskowych. Najczęściej nawożenie podstawowe, było trójskładnikowe i w przybliżeniu wynosiło: N 90 kg/ha, P 2 O kg/ha i K 2 O 100 kg/ha Stosowano je w pierwszym roku po wysadzeniu drzew. Nawożenie uzupełniające azotowe w przybliżeniu N 75 kg/ha stosowano w kolejnych dwóch latach. Dodatkowo funkcję nawożeniową spełniały również, wprowadzane w ramach awiohydroobsiewu osady ściekowe [4, 5]. 7. Podsumowanie Przytoczone przykłady rozwiązań rekultywacji leśnej istotnie wpłynęły na zmniejszenie stopnia uciążliwości kopalni Bełchatów dla środowiska. Na byłych obszarach pogórniczych powstają nowe wartościowe krajobrazy i ekosystemy pełniące ważne funkcje ekologiczne i społeczne. Rekultywacja leśna zwałowiska zewnętrznego KWB Bełchatów, zwanego obecnie Górą Kamieńsk była efektywna i spowodowała: powstanie zwartych wielogatunkowych i różnowiekowych zalesień na obszarze około 1500 ha zwałowiska; skuteczną przeciwerozyjną ochronę obiektu; wzbogacenie różnorodności ekologicznej wynikającej z rozmaitości gatunkowej i różnowiekowości zbiorowisk roślinnych; pojawienie się dużej liczby nowych gatunków roślin z sukcesji; powstanie inicjalnych gleb z ukształtowanym poziomem próchnicznym zawierającym średnio po 25 latach od zakończenia rekultywacji; około 50 t/ha materii organicznej w warstwie 25 cm) i tworzeniu się ekosystemu o dużych zdolnościach do sekwestracji węgla; przekazanie przez kopalnię Nadleśnictwu Bełchatów około 1500 ha zalesionych powierzchni zwałowiska, a więc obszaru cztery razy większego niż zabrany pod działalność górniczą. Literatura [1] Ciuk E., 1975: Geologiczne podstawy realizacji inwestycji bełchatowskiej, Sympozjum Bełchatowskie zagłębie węglowe, Łódź. [2] Kowalik S., Krzaklewski W., Wójcik J., 1999: Skuteczność neutralizacji toksycznie kwaśnych gruntów na zwałowisku zewnętrznym KWB Bełchatów. Inżynieria Środowiska, t. 4. z. 2. [3] Krzaklewski W., 1978: Wytyczne 1/78 biologicznej rekultywacji zwałowiska zewnętrznego Kopalni Węgla Brunatnego BEŁCHATÓW. Maszynopis archiwum Katedry Kształtowania i Ochrony Środowiska AGH Kraków. 291

8 [4] Krzaklewski W., 1988: Leśna rekultywacja i biologiczne zagospodarowanie nieużytków poprzemysłowych, Skrypt dla Szkół Wyższych, AR, Kraków. [5] Krzaklewski W., 1990: Analiza działalności rekultywacyjnej na terenach pogórniczych w głównych gałęziach przemysłu wydobywczego w Polsce. Wyd. SGGW-AR Warszawa, nr 44, Warszawa. [6] Krzaklewski W., Wójcik J., : Badania laboratoryjne próbek gruntu pobranych z powierzchni rekultywowanych i nierekultywowanych zwałowiska zewnętrznego kopalni Bełchatów. Maszynopisy archiwum Katedry Kształtowania i Ochrony Środowiska AGH Kraków. [7] Krzaklewski W., Wójcik J., 1987: Rekultywacja leśna zwałowiska zewnętrznego Kopalni Węgla Brunatnego Bełchatów. Krajowa Konferencja Naukowo-Techniczna nt. Ochrona Środowiska Naturalnego w Bełchatowski Okręgu Przemysłowym. Bełchatów września 1987 r., s [8] Łyczba S., Piątkowski J., 1999: Rekultywacja zwałowiska zewnętrznego KWB Bełchatów o kierunku leśnym stan obecny i perspektywy. Konferencja Górnictwo odkrywkowe środowisko rekultywacja ze szczególnym uwzględnieniem KWB Bełchatów, czerwiec 1999 r. Maszynopis archiwum Zakładu Ekologii Lasu i Rekultywacji UR. Kraków. [9] Plan Urządzania Lasu dla Nadleśnictwa Bełchatów. DEVELOPMENT OF FOREST LAND RECLAMATION METHODS ON EXTERNAL SPOIL HEAP OF BEŁCHATÓW EXPLOITATION FIELD ABSTRACT The paper presents the development of forest land reclamation methods carried out on external spoil heap KWB Bełchatów (currently called Kamieńsk hill). The major reclamation treatments carried out over the years were discussed: sodding slopes by humus and afforestation by pioneer species method in the years ; next sodding slopes by traditional method and afforestation using pioneer species method in the years ; sodding slopes using methods called avio-hydrosowing and biodynamic afforestation method in the years ; sodding top of heap and afforestation by the target species method in the years Since 1985 reclaimed areas of spoil heap were transferred to Bełchatów Forest Inspectorate. Key words: lignite mining, post-mine sites, forest reclamation