СПОСОБ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННОГО ОСВОЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕННЫХ РАДИОНУКЛИДАМИ ЗЕМЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК A01G23/00 

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, в частности к лесохозяйственному освоению сельхозземель с высокой плотностью радиоактивного загрязнения, на которых в соответствии с нормами радиационной безопасности, санитарными правилами, рекомендациями на длительный период исключается производство фуража и продуктов питания.

В настоящее время на территории России площади, загрязняемые радионуклидами, продолжают увеличиваться в результате возникающих аварий на объектах ядерной энергетики и радиоизотопной химии, а также в результате переноса радионуклидов из очагов аварий и мест захоронения радиоактивных отходов.

В известных способах освоения загрязненных радионуклидами земель предусматривается дезактивация почвы, в частности, в зависимости от степени ее загрязнения, снятие поверхностного почвенного слоя или глубокая плантажная запашка. Кроме этого известны химическая дезактивация, а также биологический метод посев (посадка) растений -аккумуляторов радионуклидов.

Наиболее приемлемыми способами освоения загрязненных радионуклидами и исключенных из севооборота сельхозземель является создание на них лесных насаждений целевого назначения. Лесокультурные технологии создания таких насаждений включают многократную обработку почвы, посадку кустарниковых и древесных растений, агротехнические уходы за почвой, лесоводственные уходы за формируемыми насаждениями, разнообразные рубки.

Однако указанные способы не учитывают специфичности загрязнения радионуклидами, что требует особого подхода к технологическим операциям и режимам их проведения. В частности, используемые в производстве способы облесения и лесной рекультивации не обеспечивают надежной защиты работников от радиационного заражения, загрязнения техники, спецодежды, не исключают перенос радионуклидов с пылью с загрязненных участков на "чистые", возникающий при механической обработке почв в сезон с положительными температурами и при сгорании сухих остатков сорной растительности; требуются значительные затраты на материалы и технические средства для дезактивации рабочих площадей, техники, спецодежды и пр.

Целью изобретения является включение в эффективное хозяйственное пользование земель, загрязненных радионуклидами и по этой причине исключенных из сельхозоборота на длительный период, создание на них лесных фитоценозов, сроки "созревания" которых практически совпадают со сроками снижения до допустимых уровней загрязненности почв радиостронцием, радиоцезием и т.п. а также повышение безопасности труда рабочих, предотвращение пылепереноса с загрязненных участков, исключение растительных пожаров, сохранение техники от радиоактивного загрязнения.

Поставленная цель согласно изобретению достигается поэтапным освоением загрязненных земель, при этом на первом этапе, с учетом комплексных показателей местопроизрастания и характеристик культивируемых растений, по устойчивому снежному покрову высаживают черенки или высевают семена подлесочных кустарников и семена широколистных трав; в течение первых 2-3 лет омолаживают кустарники (посадкой на пень) с измельчением (черенкованием) и разбрасыванием черенков на рабочей площади в период с устойчивым снежным покровом, а в летний пожароопасный период ограничиваются преимущественно авиационной обработкой площади бишофитом, известковой площади бишофитом, известковой эмульсией и т.п. смесями, снижающими возгораемость сухих растительных остатков. На следующем этапе, после образования на почве сплошного слоя подстилки из растительного опада, в период с устойчивым снежным покровом, одновременно с рядовой вырезкой кустарника и прикаткой снега высаживают древесные главные и сопутствующие породы в один или несколько сезонов (приемов) в зависимости от ассортимента, схемы смещения, интенсивности роста отдельных пород.

В отличие от прототипа в изобретении предусмотрено поэтапное облесение загрязненных радионуклидами земель: сначала кустарниковой и травянистой растительностью, а после образования достаточной подстилки древесными основными и сопутствующими породами; все работы по посадке, уходу и т.п. проводят по устойчивому снежному покрову. Отсутствие информации о применении данных операций в предлагаемой последовательности, их сочетание и характеристики, а также неочевидность предложенного технического решения для специалистов исходя из известного уровня техники позволяют сделать вывод о соответствии ого изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". Применение в предлагаемом способе общеизвестных видов и пород растений, использование промышленно освоенных технологических приемов (посев, посадка) позволяют признать изобретение "промышленно применимым".

Практическая реализация способа заключается в следующем: проводят поэтапное облесение исключенной из сельхозпользования площади, например, заросшей сорными травами необрабатываемой пашни, загрязненной, например, цезием -137 свыше 80 Ки/км².

На первом этапе в сезон с установившимся снежным покровом, лучше в феврале-марте, когда снег наиболее плотный, на осваиваемой площади сплошь прикатывают снег и сухие остатки сорной травянистой растительности. Затем производят посадку сеянцев, черенков, или посев семян кустарников и широколистных трав. Подбирают кустарники, обладающие почвозащитными, почвоулучшающими свойствами, быстрорастущие, дающие обильную поросль, быстро (за 2-3 вегетационных периода) защищающие от ветровой и водной (в частности капельной) эрозии почву своим пологом и опадом, что к тому же снижает естественную пожарную опасность территории за счет вытеснения сорной травяной растительности источника пожарной опасности в засушливое время, а также за счет формирования более влажного микроклимата под пологом насаждения, на поверхности и в верхнем слое почвы, защищаемой подстилкой, обладающей высокой влагоемкостью и сорбционными свойствами.

Минимальное количество кустарников (N_k) определяют исходя из требования достаточно полного (сомкнутость полога не ниже 0,5) затенения ими почвы за 1-2 года после первого их омолаживания. При этом N_k на 1 га определяют через среднюю площадь (м²) проекции кроны (S_k) 2-4-летнего кустарника по следующей формуле:

На средних по плодородию почвах (суглинистых и супесчанных) в лесорастительных условиях областей России, Украины и Белоруссии, захваченных радионуклидным загрязнением от ЧАЭС, в ассортимент кустарников целесообразно включать бузину, кустарниковые ивы, жимолость, лещину, смородину, акацию и др. используемые в лесоразделении, озеленении, фитомелиорации в указанных районах.

Подготовку площади можно осуществлять серийно выпускаемыми тракторными катками СКГ-2,2, посадку машинами типа СШН-3 или, используя ямокопатель ЯК-1, по технологии Коростелева Г.В. и Кораблева А.Д.

Одновременно с посадкой (посевом) кустарников для полного затенения поверхности почвы и вытеснения сорной травяной растительности высевают семена широколистных почвоулучшающих трав; наиболее пригоден для этого многолетний люпин, способствующий накоплению азота в почве, препятствующий возникновению пожаров. При определении затрат семян люпина учитывают долю осваиваемой площади, не применяемую кустарниками (до 50% ), и средний расход семян при строчном посеве 1 г на 1 м строчки. Оптимальными сроками для посева люпина в условиях радиозагрязненных площадей следует считать зимний (декабрь, январь) или ранневессенний (март) посев с применением обычных сеялок типа ССТ-3, а также разбросных, и при наличии значительных площадей аэросев. Разрастаясь в междурядьях древесных и кустарниковых насаждений, многолетний люпин длительное время отеняет, удобряет почву, препятствует ее задернению, служит подгоном для лесообразующих пород.

С целью повышения устойчивости растительного опада к возгоранию в засушливые периоды первых трех лет освоения площадь обрабатывают известковой эмульсией, бишофитом, фосфогипсом с помощью опрыскивателей, дождевальных установок, авиации.

Омоложение 2-3-летних кустарников ("посадку на пень") осуществляют в период со снежным покровом, например, кусторезом-осветлителем КОМ-2,3, который обеспечивает чистый срез и измельчение срезанных веток на отрезки длиной в основном с черенок и укладку их на почве, увеличивая тем самым вероятность укоренения нарезанных кусторезом черенков и массу опада, который на 3-4 год освоения площади образует на почве сплошной слой.

На втором этапе одновременно с уходом за кустарниками высаживают древесные главные и сопутствующие породы. Посадку производят преимущественно крупномерными саженцами на полосы по следу кустореза; используют в основном лиственные породы: липу, клены (остролистный, явор), орехи (маньчжурский, серый, черный), ясень, дуб, грушу, яблоню лесную и т.п. а также (если позволяют условия) сосну кедровую, ель. Количество высаживаемых саженцев главных и сопутствующих древесных пород на 1 га определяют исходя из закономерностей роста древостоев, учитывая, чтобы общее количество деревьев на 1 га в возрасте стабилизации древостоев (средневозрастных) обеспечивало сомкнутость древесного полога, близкую к 0,7, при которой нормально растет подлесок, интенсивно происходит круговорот веществ в лесном биогеоценозе, образуется гумус с низкой кислотностью, что является важным фактором, определяющим скорость и направленность миграции радионуклидов, их аккумуляцию в растениях, подсилке и почве.

Общее количество посадочных мест для главных и сопутствующих древесных пород (N_гc) определяют через среднюю площадь (м²) горизонтальной проекции кроны дерева (S_гс) в средневозрастном насаждении по формуле

Исходя из соотношения количества деревьев главных и сопутствующих пород в создаваемом насаждении, а также при необходимости раздельной по времени посадки саженцев с целью регулирования соотношения их высот и размеров крон, составляют технологическую схему (карту) посадки, включающую календарь операций, схему размещения и схему движения агрегатов на осваиваемой площади. В основе применяемого агрегата лежит, как уже говорилось ранее, ямокопатель ЯК-1, которым сверлят в мерзлом грунте посадочные места глубиной 40 см и диаметром до 15 см. В эти ямки вручную высаживают крупномерные саженцы с брикетированной корневой системой. Брикетирование корней целесообразно проводить способом Г. В. Коростелева и А.Д. Кораблева, основанном на замораживании на корнях кома земли в бункерах-трубах, имеющих диаметр, соответствующий диаметру посадочного места. В этом случае исключается операция по заделке корней саженцев. При оттаивании почв сначала талые воды заполняют возможные пустоты между стенками посадочного места и комом саженца, которые постепенно "заплывают", обеспечивая правильное положение саженца. Перемещение сажальщиков и посадочного материала осуществляют с помощью приспособления, прицепляемого к трактору и выполненного в виде саней. Заделку-присыпку снегом производят скребками, метелками, лопатками.

В дальнейшем уход за созданным насаждением состоит в проведении санитарных и других видов рубок обязательно по устойчивому снежному покрову. При этом в молодом возрасте применимы кусторезы; в старшем возрасте - манипуляторная техника. Не исключается оставление срезанных стволов, измельченного хвороста непосредственно под пологом леса,
Реализация данного способа обеспечивает следующую совокупность хозяйственных, санитарно-гигиенических, экологических и производственных преимуществ:
в условиях высокой загрязненности радионуклидами сельскохозяйственных земель, исключаемых из сельхозоборота (сенокосы, пашни, пастбища, плантации и т. п.) они не исключаются из хозяйственного пользования на них производится лесохозяйственная продукция;
за два три года исключается вероятность распространения радионуклидов за счет поверхностной водной эрозии и пылепереноса, резко возрастающего при многократных механических обработках почвы, а также при возникновении растительных пожаров на площадях, заросших сорной травяной растительностью;
резко сокращается радиоактивное загрязнение применяемой техники, оборудования, спецодежды за счет выполнения всех работ в сезон с устойчивым снежным покровом и промерзшей почвой и как следствие значительно возрастают сроки эксплуатации техники по показателям радиозагрязненности, снижаются расходы на ее дезактивацию и захоронение;
наиболее полно выполняются санитарно-гигиенические требования к условиям труда рабочих, занятых на рекультивации радиозагрязненных площадей, исключаемых из сельскохозяйственного пользования;
после облесения радиозагрязненных земель за счет увеличения общей лесистости региона появляется возможность изыскания в гослесфонде "чистых" площадей для компенсации потерь сельскохозяйственных земель без сокращения общей лесистости территории областей;
последовательное выполнение посевных (посадочных) операций с разрывом в год и более, сочетание в насаждении подлесочных кустарников, древесных пород нижних ярусов (например, подгоночных, почвоулучшающих, снижающих пожарную опасность и т.п.) с главными лесными породами обеспечивают формирование экологически устойчивых сложных по составу многоярусных лесных фитоцензов высокой производительности и низкой природной горимости с минимум лесоводственных уходов (рубок ухода) или без их проведения вплоть до главной рубки.

Использование: в экологии, сельском и лесном хозяйствах, в частности в лесохозяйственном освоении сельсхозземель с высокой плотностью радионуклидного загрязнения. Сущность способа: освоение этих земель производят при наличии устойчивого снежного покрова поэтапно: на начальном этапе примимают имеющуюся растительность и уплотняют снежный покров, высаживают сеянцы или саженцы и черенки кустарниковых пород, производят регулярно в течение 1 - 2 лет их срезание /посадку на пень/ с измельчением и разбрасыванием срезанного по площади, посев травянистых многолетних растений; на последующих этапах - по расчищенным от кустарников полосам уплотняют снежный покров и высаживают саженцы /крупномерные сеянцы/ главных и сопутствующих древесных пород. При этом последующие операции осуществляются после образования на площади сплошного слоя подстилки и максимальном его сохранении при последующих технологических операциях. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ лесохозяйственного освоения загрязненных радионуклидами земель, включающий освоение не покрытых лесом и исключенных из сельскохозяйственного пользования земель, отличающийся тем, что освоение производят при наличии устойчивого снежного покрова поэтапно, при этом на первом этапе уплотняют снежный покров, приминают имеющуюся растительность, высаживают сеянцы или черенки кустарников, производят одно-, двухразовое омоложение срезанием отрастающих ветвей с измельчением и разбрасыванием измельченных остатков по осваиваемой площади, и высевают травянистые многолетние растения, а на втором этапе, проводимом после образования на площади сплошного слоя подстилки из растительного опада, по расчищенным от кустарников полосам уплотняют снежный покров и высаживают саженцы главных и сопутствующих пород, образующих лесной древостой. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что посадку древесных пород осуществляют крупномерными сеянцами. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что второй этап освоения проводят с максимальным сохранением слоя подстилки из растительного опада.