Terkedilmiş kömür ve diğer açık maden işletmeleri atık alanlarının ağaçlandırılması

Kömür ocaklarının bir kısmı ile diğer bazı madenler; kum, çakıl ve kil çıkarma, taş ve kireç ocakları genelde açık maden alanları olarak işletilmektedir. Toprak altından çıkarılan bazı madenlerin atıkları da toprak yüzeyinde yığılmaktadır. Bunlar geniş alanlarda yapay tepeler oluşturmaktadır. Bu yığınlar genelde bitki örtüsünden yoksundur. Organik madde ve besin maddeleri bakımından da fakirdirler. Ana kayaya bağlı olarak toprak reaksiyonu değişmekle birlikte, çoğunlukla asit karakterli ve yüksek oranda ağır metaller içerebilmektedir. Bu toksik maddelerin erozyonla taşınmaları sonucu, dereler, göller, barajlar, göletler ve tarım alanlarında kirlenme olabilmektedir. Bu da tarım ve sulak alanlardaki canlı yaşamını olumsuz yönde etkilerken, doğrudan veya dolaylı olarak insan yaşamını da etkileyebilmektedir. Ayrıca kazı ve dolgularla oluşan yapay çıplak yığınlar kırsal peyzajı bozmakta, görüntü kirliliği yaratmaktadır (Ürgenç 1998a;c).

Belirtilen bu yapay olumsuzlukların giderilerek alanların bitki örtüsüne, bu bağlamda ormana kavuşturulması olanaklıdır. Ancak ekolojik koşullara ve atık toprakların özelliklerine göre, özenle bazı önlemlerin alınması gerekir. Yarı kurak bölgelerde, terk edilmiş maden işletmelerinin ortaya çıkardığı atıkların ağaçlandırılması daha büyük güçlükler içerir. Bu maden atıklarının toprak koşulları, bitkilendirmelerindeki yöntemler ve ilkeler aşağıda açıklanmıştır.

Terk edilmiş açık maden işletmeleri ve atıklarının toprak koşulları

Terk edilmiş açık kömür ve diğer maden atık yığınlarının toprak koşulları bitkilendirme veya ağaçlandırmalar açısından önemli problemler içerir:

·Açık maden işletmeleri sırasında üst toprak sıyrıldığından, yığınlar genelde odunsu bitki içermez.

·Yığınların besin madde zenginliği, ana kayanın minerolojik yapısına bağlı olarak değişir. Ancak genelde besin maddeleri bakımından fakirdirler. Toprak altından çıkarılan madenlerin atık toprakları da benzer durumdadır.

·Genelde organik madde içermezler veya az miktarda içerirler. Bazı kayaçlarda örneğin azot bulunabilmektedir. Ancak bu azot bitkiler tarafından kullanılabilecek formda değildir.

·Alan üzerinde ağır iş makineleri dolaştığından topraklarda yer yer sıkışma ve kompaktlaşma söz konusudur.

·Toprakların su tutma kapasiteleri çoğunlukla zayıftır.

·Topraklarda tuzluluk olabilir. Bu nedenle özellikle yarı kurak alanlarda, yağışlardan sonra evaporasyonla su kaybı ile birlikte tuzlar ve asit karakterli zehirli kimyasal maddeler, toprak yüzeyine yakın tabakalarda birikebilir.

·Yığınlar kaba tekstürlü olabileceği gibi, ince tekstürlü ve hafif materyalden de oluşabilir. İnce tekstürlü hafif materyal üzerinde su ve rüzgâr erozyonu etkili olmaktadır.

Bazı maden sahalarında kimi elementlerin birikimi toksik etki yapar. Bu bitkilere ve toprak mikroorganizmalarına zarar verir hatta öldürür. Bakır, çinko, kalay gibi elementlerin çok az bir kısmı dahi toksik etki yapabilir. Toprak aşırı alkalen veya aşırı asidik olabilir (Savill ve Ark. 1997).

Terk edilmiş açık maden işletmeleri atık alanlarının ağaçlandırılması

Terk edilmiş açık maden işletmeleri atık alanlarının ağaçlandırılmasında inceleme (etüd) ve planlama

Her terk edilmiş açık maden atık alanı, anakaya ve bulunduğu yöreye göre farklı ekolojik koşullara sahiptir. Alan kendi içinde de farklı mikroekolojik koşullar içerir. Yetişme ortamı heterojen karaktardedir. Bu nedenle önce alanların yeryüzü şekli, dış toprak hali, fiziksel ve kimyasal toprak özellikleri incelenerek yetişme ortamı envanteri yapılır:

Yeryüzü şekli (fizyografik yapı): Aklan (genel bakı), lokal bakılar, eğim, mikro-topografya, yükseltiler, çukurlar vb. belirlenir.

Dış toprak hali: Toprakta mevcut bitki örtüsü belirlenir.

Toprağın fiziksel özellikleri: Toprağın strüktürü, su tutma kapasitesi, erozyona dayanıklılığı, taşlılık vb. belirlenir.

Toprağın kimyasal özellikleri: Toprağın pH’sı, katyon değişim kapasitesi, kimyasal zehirli maddeler, tuzluluk, organik madde miktarı, bakteri, mantar v.b. belirlenir.

Belirtilen inceleme ve analizlerden sonra, toprağın verim gücü hakkında bir kanaate ulaşılır. Yetişme ortamı envanterinden sonra, alanın kullanım amacına göre planlamaya geçilir. Planlama aşamasında amaca göre alanın tesviyesi, göletler, toprak ıslahı, tür seçimi, alana otsu bitkiler getirilmesi, çalı ve ağaç türleriyle ağaçlandırılması için alan hazırlığında yöntemler; toprak hazırlığı, ekim ve dikim yöntemleri, zamanı ve bakım ayrıntıları ile belirlenir. Daha sonra uygulamaya geçilir. Yunanistan’da yapılan bir çalışmada açık maden işletme artıklarının bitkilendirmesinde inceleme, eğimli yapay yığınların eğimlerinin azaltılması ile geniş (genişlik 8-12 m) ve standart (genişlik 1.2 m) teras yapımının önemi, alana 40 cm kalınlıkta üst toprak serilmesi, uygun ağaç ve ağaççık türlerinin seçiminin önemi vurgulanmaktadır (Zagas ve Ark. 2010). İngiltere Galler’de, Larix leptolepis türünün büyümesinin gözlendiği açık maden alanlarındaki bir çalışmada da bozulmuş açık maden işletme alanlarında, yeniden orman kurulması için, toprak analizlerini içeren incelemelerin çok önemli olduğu belirtilmektedir. Bunlara ek olarak, yeni bir arazi formunun tasarımı, kompaklaşmanın giderilmesi, üst toprak takviyesinin, iklim ve toprak koşullarına göre tür seçiminin önemi açıklanmaktadır (Bendingi ve Moffat 1999).

Terk edilmiş açık maden işletmeleri atık alanlarının ağaçlandırılmasında alan hazırlığı

Açık maden alanlarının ağaçlandırılması için alan hazırlığının üç aşaması bulunmaktadır (Moffat ve McNeill 1994).

·       Alana peyzajla uyumlu bir şekil verilmesi,

·       Güvenli ve dengeli bir alt yapı oluşturulması,

·       Alanı ağaçlandırmalar için uygun bir yapıya kavuşturmak.

Terk edilmiş açık maden işletmeleri atık alanlarının alan hazırlığına tesviye işlemleri ile başlanır. Bu alanlarda bitki örtüsü sıyrılmış, ilk arazi yapısı tamamen değişmiş ve yapay yığınlarla çukurlar oluşmuştur. Tesviye sırasında, yamaç eğiminin makineli çalışmalar yapılabilecek %30-40 eğimlere indirilmesi amaçlanmalıdır. Bu her zaman gerçekleştirilemeyebilir. Yamacın %40’dan daha fazla eğimli kalmasının kaçınılmaz olduğu durumlarda, yamaçta insan gücü ile veya ekskavatör, mini ekskavatör veya örümcek kepçesiyle teraslar veya kesik teraslar yapılır. Gerekiyorsa örneğin örme çit gibi biyolojik-teknik önlemler alınır.

Tesviye sırasında; eğimli teraslar, açık veya kapalı drenaj tesisleri ile zehirli maddeler içerebilecek yüzeysel akışların alana ve havzadaki diğer tarım vb. alanlara zarar vermemesi sağlanır. Özel alanlarda eğim ve toprak koşulları gerektiriyorsa, istinat duvarları yapılarak eğim düzenlenir ve toprak stabil hale getirilir.

Toprak analiz sonuçlarına göre, toprağa rasyonel düzeyde gübre verilmelidir. Belirtilen alanlarda en çok azot ve fosforlu gübrelere gereksinim bulunmaktadır. Ayrıca potasyum, bor, magnezyum ve kalsiyum gibi besin maddelerinin eksikliği de gübre ile giderilmelidir. Azot eksikliğinin tamamlanmasında, azot bağlayan legümünoz türlerinin alana ekim veya dikim yoluyla getirilmesi de önemli düzeyde katkı yapmaktadır.

Toprağın iyileştirilmesi amacı ile koşullara göre asitliği gidermek için kireç katılması, bazik ortamın giderilmesi için sülfür katılması, toprağın toksit etkilerini azaltmak için turba ve humus ile kil katılması önerilmektedir (Ürgenç 1998a;c). Ancak hektara 100 tondan fazla kireç taşı katılması kalsiyum manezyum dengesini bozarak fosfat alımını güçleştirebilir (Moffat ve McNeill 1994). Bu nedenle işlemlerin sağlıklı verilere dayandırılması gerekir. Ayrıca kaba tekstürlü topraklara ince tekstürlü toprak katılabilir. Ancak bunlar pahalı toprak ıslah yöntemleri olup her zaman uygulanamayabilir.

Açık maden işletmelerinden sonra geriye genelde taş parçaları, kil, organik madde içermeyen ve su tutma kapasitesi düşük olan katı parçalar kalır. Çok az biyolojik aktivite vardır. Bu ortam yüzeyin çabuk kurumasına neden olur. Vejetasyonun da bulunmaması nedeniyle yüzey sıcaklığı 50 ºC’yi aşar. Toprak kompaktlaşır ve kök gelişimi engellenir (Savill ve Ark. 1997). Arazi tesviye edildikten sonra toprak yüzeyine 10-15 cm kalınlıkta organik madde bakımından zengin üst toprak serilmesi, bitkilendirme başarısını artırır. Esasen açık maden işletmelerinde, önce organik madde içeren üst toprak sıyrılarak bir yerde toplanmalı, işleme sonucunda bu toprak üst tabakaya yeniden serilmelidir. Ancak genelde bu yapılmamakta, sıyrılan üst toprak bazı durumlarda humuslu toprak olarak kent ağaçlandırmalarında veya fidan yetiştirmede kullanılmaktadır. Üst toprakta tohum, rizom, yumru vb. vejetatif bitki artıklarının bulunması bitkilendirmeye ve toprakta organik madde miktarının artmasına olumlu katkı yapmaktadır.

Alana serilecek üst toprağın alındığı yerde bulunan 10 cm kalınlıktaki üst topraktan alınması durumunda, 5 m² başına ortalama fidan sayısı 254 adet olmuştur. Buna karşılık, 30 cm kalınlıktaki üst toprağın kullanılması durumunda 5 m² de ortalama 81 fidan saptanmıştır (Rokich ve Ark. 2000). Bulgulara göre, terkedilmiş maden atık yığınlarında, tesviyeden sonra toprak yüzeyine serilecek üst toprağın, alındığı yerdeki üst topraktan 10-15 cm kalınlıkta bir toprak tabakasını kapsaması bitkilendirmede başarıyı artırmaktadır.

Terk edilmiş açık maden işletme alanlarının tesviyesinden sonra serilecek üst toprağın, bitkilendirmeye katkı bakımından alınış zamanı da önemlidir. Toprakta yer alan yıllık veya bazı çok yıllık otsu bitkilerin tohumları, genelde yazın olgunlaşır ve dökülür. Bu nedenle toprağın Ağustos ayı sonu ve Eylül ayında sıyrılarak maden atıkları üzerine serilmesi başarıyı artırır.

Terk edilmiş maden alanlarındaki planlamalarda, iyi bir incelemeden sonra su birikintileri ve göletlerin bir kısmı göletler halinde bırakılabilir ve buna göre bir peyzaj düzenlemesi yapılır. Sulak alan florası korunur. Ayrıca yeni sulak alan bitkileri ve kuşlar çoğaltılarak canlı yaşam zenginleştirilebilir. Sığ su birikintileri ise dolgu ve drenaj çalışmaları ile rekreasyon ve ağaçlandırma gibi başka amaçlara ayrılabilir.

Terk edilmiş açık maden işletmeleri atık alanlarında ağaçlandırma tekniği

Tesviye ve üst toprak serilmesinden sonra genelde kompaklaşmış alan, toprak riperlenerek derin işleme ile giderilir. Daha sonra koşullara göre diskaro çekilebilir veya dikim çukurları açılarak dikime geçilebilir. Bitki örtüsünün alana getirilmesi ekim, dikim veya vejetatif bitki parçaları kullanılarak gerçekleştirilebilir.

Alanların durumuna göre önce çayırlandırma, sonra çalılandırma veya doğrudan çalı türleri ve ağaç türleri ile ağaçlandırma uygulanabilir. Hatta alanın aynı veya farklı bölümlerinde çayırlandırma ve ağaç türleriyle ağaçlandırma birlikte de uygulanabilir. Bu konuda amaç ve ekolojik koşullar belirleyici olmaktadır. Ormanlık bir alanda uygulanmış ve terk edilmiş açık maden atık alanlarındaki bitkilendirmelerin amacı, peyzajın kalıcı olan ağaç türleriyle ormana dönüştürülmesi olmalıdır. Ancak bu her zaman gerçekleşmemekte ve alan farklı amaçlarla planlanabilmektedir.

Toprağın riperlenip uygun yerlerde disklenmesinden sonra, dikimler kaplı fidanlarla yapılmalıdır. Yapraklı türlerle yapılacak ağaçlandırmalarda bazı koşullarda ve zorunlu durumlarda çıplak köklü fidan da kullanılabilir. Ancak başarı düzeyi kaplı fidanlara göre; düşük olur. Bu nedenle kaplı fidan esas olmalıdır. Belirtilen alanlarda organik madde miktarı genelde yetersiz, besin maddeleri anakayanın mineralojik yapısını bağlıdır.  Bu nedenlerle dikimlerde çukur dikim yöntemi uygulanır.  Çukurlar geniş açılır ve organik maddesi yeterli olan veya organik gübre karıştırılmış toprakla doldurulur. Organik gübre olarak fidan çukurlarına yeterli düzeyde yanmış çiftlik gübresi karıştırılması uygun olur. Fidan kökboğazı etrafının polietilen örtü ile malçlanması başarıyı artırır (Ürgenç 1998a;c).

Eğimli yamaçlara sıvı gübre içinde tohum püskürtülmesi ile (hydroseeding), hem yamaç stabilizasyonu hem de etkili çimlenmeler oluşabilmektedir. İspanya’da Akdeniz ekosistemindeki bir açık kömür maden işletme alanında kullanılan bu yöntemde Festuca sp, A. sativa, S. cereale, Lolium perene, Phleum pratense, Poa prantensis, Trifolium pratense, Lotus comiculatus, Medicago sativa, Trifolium repens türleri sıra ile 9:3:3:2:2:2:1:1:1:1 oranlarında kullanılmıştır. Elde edilen üç yıllık sonuçlara göre; kuzeybakı, güneybakı ve düz alanlarda olmak üzere yeryüzü şekli, üç farklı bakıda oluşan bitki kompizosyonunu ve çeşitliliğini etkilemiştir. Başlangıçtaki bitkilerin çoğunu hydroseeding yönteminde kullanılan bitkiler oluşturmuştur. Büyüme periyodundaki iklim değişiklikleri bitki kompozisyonlarını etkilemiş ve yaz kuraklığı hydroseedingle ekilen bitkilerin sayısını azaltmış ve yerel doğal bitkilerin kolonilerini çoğaltmıştır (Alday ve Ark. 2010).

Hydroseeding yöntemi ile gramine ve legümünoz tohumları ile çalı ve ağaç tohumları da püskürtülebilir. Ancak yarı kurak bölgelerde ve yazları kurak Akdeniz iklim koşullarında, gübre içinde püskürtülen tohumların çimlenme ve tutma başarısı, izleyen vejetasyon döneminin iklim koşullarına bağlıdır. Ayrıca belirtilen bölgelerde kuzey yamaçların ekolojik koşulları, tutma başarısı açısından daha avantajlıdır. Başarı üzerinde topraktaki organik madde ve besin miktarı da önemli rol oynar.

Avusturalya’da yapılan bir çalışmada, ekilen tohumların gübre, diğer besleyici ve nem tutucu maddelerle tablet halinde kaplanması başarıyı artırmıştır. Nitekim yapılan bu araştırmanın sonuçlarına göre; tablet haline getirilmiş tohumların kullanılmasıyla %17-55 oranında daha fazla çimlenme elde edilmiştir. Ancak işlemin ekonomik açıdan da araştırılması gerektiği belirtilmiştir. Geç sonbahar ekimlerinde kış ortası yapılan ekimlere oranla 1.4-12 kat daha iyi çimlenme elde edilmiştir (Turner ve Ark. 2006).

Doğrudan tohum ekimlerinde çimlenme ve çimlenmeden sonra fidan yaşama yüzdesi üzerinde biyotik ve abiyotik zararlılar, su ve rüzgâr erozyonu belirleyici olmaktadır. Ayrıca türler arasındaki yarış etkilidir. Ekimden sonra tohumların kapatılması başarıyı artırır. Tohum kapatma derinliği türlere göre değişmekle birlikte, otsu ve odunsu bitkilerin karıştırıldığı ekimlerde kapatma derinliği 0.5 cm’yi, en çok 1.0 cm’yi aşmamalıdır. Ancak türlere bağlı olarak tohum kapatma derinlikleri çimlenmeyi önemli düzeyde etkilediğinden, tür karışımları ve ekim derinliklerinde türler dikkate alınmalıdır.

Ekim zamanı da başarı üzerinde önemli düzeyde etki yapmaktadır. Ancak eğer ekim tek mevsimde yapılacaksa, karışımda kullanılacak türlerin tohum biyolojilerine göre, ekim mevsimi seçilmelidir. İzlenebilecek bir yol da tohumları iki grupta toplayarak geç sonbahar ve erken ilkbahar olmak üzere, ekimlerin iki ayrı ekim mevsiminde yapılması olabilir. Yunanistan’ın orta kısımlarında terk edilmiş bir boksit ve kalker anataşlarından oluşan alandaki maden sahasında yapılan araştırmada, tüm işlemlerde ilkbahar ekimleri sonbahar ekimlerinden daha başarılı olmuştur. Spartium junceum ekimleri ilkbahar ekiminde daha başarılı olmak üzere sonbahar ekimlerinde de başarılı olmasına karşın Pinus nigra ve Robinia pseudoacacia sadece ilkbahar ekimlerinde başarılı olmuştur. Ayrıca, Spartium junceum ekimlerinin başarı düzeyi, genel olarak belirtilen diğer iki türden daha yüksek bulunmuştur. Ekim yöntemlerine göre de türlerin çimlenme başarısında farklılıklar olmuştur (Brofas ve Karetson 2002).

Dikimleri izleyen ilk yıl, dikim sıraları arasında bakım diskarosu ile sıralar üzerinde ise çapa ile bakım yapılmalıdır. Kurak yörelerde dikimi izleyen yıl ve ikinci yıl sulama gerekebilir. Bakımlar üç yıl tekrarlanmalıdır.

Türkiye’de terk edilmiş açık kömür işletme atık alanlarının ağaçlandırılması konusunda başarılı bir örnek 1988 yılında başlatılan Kemerburgaz-Ağaçlı açık kömür işletme alanlarının ağaçlandırılmasıdır. Bu projede 5000 ha ağaçlandırılma planlanmış ve alanın 500 hektarı başarılı olarak ağaçlandırılmıştır. Bu alanda önce arazi tesviyesi yapılmıştır. Gereken yerlere üst toprak taşınmış, bunu riperle derin toprak işlemesi izlemiştir. Dikimlerde 12 tür kullanılmıştır. Alanın mikro-ekolojik koşullarına göre eğimli ve drenajı iyi kısımlara Robinia pseudoacacia, nemli kısımlara Alnus glutinosa, alanın büyük bölümüne de kaplı fidanla Pinus pinaster dikilmiştir. Dikilen tüm türlerde başarı sağlanmıştır.

Türkiye’de terk edilmiş açık maden işletmeleri atık alanlarının ağaçlandırılmasında kullanılabilecek türler

Yukarıda açıklandığı gibi, terk edilmiş açık maden işletmeleri atık alanların ağaçlandırılmasında, bitki örtüsünün alana getirilmesi için uygun yöntemler seçmek gerekir. Ekim, dikim veya vejetatif yöntemler kullanılabilir. Otsu bitkiler için ekim veya vejetatif yol uygundur. Ağaç ve ağaççık ağaçlandırmasında ise genelde büyük çukurlarla çukur dikim yöntemi uygulanır. Vejetatif üreme gücü olan türler, alanı daha kolay ve çubuk kaplar. Bu alanların ağaçlandırılmasında öncü türlere ve azot bağlayan türlere yer verilmelidir. Toprak yüzeyine çim ekimi genel bir uygulamadır. Çayırlar içinde Festuca ovina, Agrostis tenuis, ayrıca baklagil türleri kullanılmaktadır (Savill ve Ark.1997).

Otsu bitkilerden Cynodon perenne asidik ortamlara dayanıklıdır. Legümünöz familyasında bulunan Trifolium türleri ve Vicia türleri azot bağlayıcı olup iki cinse ait türlerin karışımlar halinde ekilmeleri, azot gereksinimine katkı yapar. Cynodon gibi stolon oluşturan türler alanı daha kısa zamanda örter ve toprağı tutar.

Ağaç ve ağaççık türlerinin seçimi yörelere göre yapılır. Aşağıda örnek olarak verilen tür listeleri yörelere göre çoğaltılabilir.

Kuzeybatı Yunanistan’da düşük azot içeren ve derinliği az olan bir asbest maden atık sahasının rehabilitasyonu için önerilen türler aşağıda belirtilmiştir (Zagas ve Ark. 2010).

Ağaç türleri: Pinus nigra, Quercus pubescens, Robinia pseudoacacia.

Çalı türleri: Spartium junceum, Cotinus coggygria, Rhus coriaria, Colutea, Buxus sempervirens, Cercis siliquastrum, Ligustrum vulgare, Phillyrea latifolia.

Çelikle üretilen türler: Salix alba, Robinia pseudoacacia, Populus nigra, Alnus glutinosa, Platanus orientalis.

Tohumla-ekimle önerilen türler: Pinus nigra, Robinia pseudoacacia, Cercis siliquastrum, Colutea arborescens, Spartium junceum, Ligustrum vulgare, Rhus coriaria, Rosa canina, Rubus canascens, Trifolium arvence, Vicia sp., Lathyrus sp., Dactylis glomerata, Lolium multiflorum.