СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПЛОДОРОДНЫХ ЗЕМЕЛЬ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫМИ ПЛАСТОВЫМИ ВОДАМИ, В СТЕПНЫХ, ЛЕСОСТЕПНЫХ, ПОЛУПУСТЫННЫХ ЗОНАХ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1998 года по МПК C09K17/00 A01B79/02 

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к биологической рекультивации плодородных земель, в различной степени загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами, и может быть использовано в нефтяной промышленности и сельском хозяйстве. Известен способ биологической рекультивации плодородных земель "Временные рекомендации по рекультивации земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами. Агропромышленный комитет Татарской АССР. Казанский Ордена Ленина "Знак почета" сельскохозяйственный институт им. М. Горького, Казань, 1987 г. включающий такие технологические операции, как рассоление, а именно выполнение влагонакопительных агроприемов в виде глубокой вспашки, задержания талых вод, промывка водой, рассолонцевание путем внесения в почву химического мелиоранта, посев солеустойчивых культур. Однако способ, осуществляемый по данной методике не имеет четкой, последовательной технологии выполнения работ, не учтены степень загрязнения и время проведения технологических операций в зависимости от начала работ по временам года, отсутствует зависимость между этапами проведения работ и видами и последовательностью агроприемов и фитомелиоративных мероприятий, отсутствуют такие необходимые технологические операции, как внесение минеральных и органических удобрений, запахивание зеленой массы на сидерат, обработка земель сорбентами, не подобраны оптимальные солеустойчивые культуры, некоторые операции требуют больших экономических затрат. Известный способ дает медленное и неэффективное восстановление плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами. Технической задачей предполагаемого изобретения является рассолонцевание и рассоление загрязненных земель с вытеснением из почвенно-поглощающего комплекса обменного натрия с заменой его на кальций.

Поставленная задача для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами в слабой степени 3 л/м², решается за счет того, что в способе биологической рекультивации плодородных земель, включающем поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем влагозадержания, влагонакопления, внесения химического мелиоранта, посева солеустойчивых культур, в первый год вспашку проводят на глубину 25-27 см, после вспашки глубокое рыхление на глубину 0,5-0,7 м, внесение химмелиоранта осуществляют после глубокого рыхления с последующей вспашкой на глубину 18-20 см, во второй год в апреле проводят покровное бороновавние, затем вносят минеральные удобрения, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, затем осуществляют посев солеустойчивых культур с последующим прикатыванием посевов, затем запахивают зеленую массу на сидерат, в третий год в апреле проводят покровное боронование с последующей культивацией, после культивации осуществляют посев солеустойчивых трав с последующим прикатыванием посевов, затем вносят органические удобрения, после внесения органических удобрений запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см. Для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами в средней степени 15 л/м², включающей поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем влагозадержания, влагонакопления, внесения химического мелиоранта, посева солеустойчивых культур, в первый год вспашку проводят на глубину 25-27 см после вспашки глубокое рыхление на 0,5 м, затем осуществляют промывку земель дождеванием с последующим внесением химмелиорантов, после внесения химмелиорантов проводят повторную вспашку на глубину 25-27 см с последующей культивацией ежемесячно до октября, во второй год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением минеральных удобрений, проводят культивацию с последующим посевом солеустойчивых культур и прикатыванием посевов, затем запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением органических удобрений, культивацию проводят после внесения удобрений, затем высевают солеустойчивые травы с последующим прикатыванием посевов и в начале цветения трав производят запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 25-27 см. Для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами в сильной степени 30 л/м², включающей поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем влагозадержания, влагонакопления, внесения химмелиорантов, посева солеустойчивых культур, в первый год проводят вспашку на глубину 25-27 см, после вспашки проводят глубокое рыхление на 0,5-0,7 м, после чего осуществляют промывку по полосам и бороздам с последующим внесением химмелиоранта, затем проводят вспашку на глубину 25-27 см с последующей культивацией ежемесячно до октября, во второй год осуществляют вспашку на глубину 25-27 см в апреле, затем глубокое рыхление на глубину 0,5-0,7 м с последующей промывкой дождеванием после промывки вносят минеральные удобрения с последующей культивацией, после культивации высевают солеустойчивые культуры с последующим прикатыванием посевов, при выметывании метелок у трав осуществляют запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 25-27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением органических удобрений, после внесения органических удобрений проводят культивацию с последующим посевом солеустойчивых трав и прикатыванием посевов, затем запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см.

Данный способ поясняется технологическими схемами, отражающими сущность способа, выраженными в виде таблиц.

Таблица 1 технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми водами в слабой степени 3 л/м².

Таблица 2 технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми водами в средней степени 15 л/м².

Таблица 3 технологическая схема биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами в сильной степени - 30 л/м².

Непосредственно после аварии основная масса солей, содержащихся в нефтепромысловых пластовых водах скапливается в верхнем горизонте 0-40 см. Происходит возникновение техногенных солончаков и солончаковатых почв. Основное вредное воздействие нефтепромысловых пластовых вод происходит из-за замещения в составе почвенно-поглощающего комплекса ценного в агробиологическом отношении кальция избыточным количеством натрия. После ликвидации аварийного разлива нефтепромысловых пластовых вод устанавливают границы и степень загрязненности плодородных земель. В зависимости от этого применяют определенную технологическую последовательность операций, вид и последовательность агроприемов в определенные этапы биологической рекультивации плодородных земель.

При загрязнении нефтепромысловыми пластовыми водами плодородных земель в слабой степени 3 л/м² в первый год проводят вспашку на глубину 25-27 см с целью сохранения и накопления влаги, в связи с концентрацией солей в основном до глубины 27 см, вспашка на глубину меньше 25 см не будет формировать оптимальный нисходящий водно-солевой поток, выносящий легкорастворимые соли из корнеобитаемого слоя, а вспашка на глубину более 27 см не будет обеспечивать оптимальное сохранение и накопление влаги, после вспашки осуществляют глубокое рыхление с целью формирования своеобразного экрана для подъема влаги и солей по почвенным капиллярам. Вспашку с последующим глубоким рыхлением проводят после загрязнения земель и ликвидации аварийного разлива нефтепромысловых пластовых вод. После глубокого рыхления осуществляют внесение химического мелиоранта при начале работ весной летом и зимой в сентябре, осенью после рыхления. Затем проводят вспашку на глубину 18-20 см. Вспашка на глубину меньше 18 см и больше 20 см не обеспечивает оптимального снижения щелочной реакции и осолонцевания земель.

Агротехнические мероприятия на первом году биологической рекультивации приводят к освобождению загрязненных земель от основной массы солей. Их концентрации падают в 7-8 раз в верхних горизонтах (0-20, 0-40) см и в 3-5 раз в нижних (60-80, 80-100) см. На этом этапе происходит интенсивное рассоление
освобождение от водорастворимых солей по всему почвенному профилю и формирование слабозасоленных (остаточно засоленных разностей земель). Содержание натрия в поглощающем комплексе снижается до 15-18% Во второй год после покровного боронования в апреле вносят минеральные удобрения N 80 кг/га, P 60 кг/га, К 40 кг/га, затем осуществляют культивацию и высевают солеустойчивые культуры, например суданку 30 кг/га с последующим прикатыванием посевов, затем запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-28 см. Запахивание зеленой массы на сидерат на глубину меньше 25 см и больше 28 см снижает ее эффективность в качестве органических удобрений на землях, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами. На втором году биологической рекультивации плодородных земель остаточные концентрации солей не препятствуют началу восстановления растительного покрова. Создается геохимическая обстановка, при которой воздействие рекультивационных мероприятий приводит к вытеснению натрия из поглощающего комплекса, его содержание снижается до 5% Выращивание солеустойчивых культур с последующим ее запахиванием на сидерат способствует некоторому обогащению почвы органическим веществом и ее оструктуриванию, что создает определенные условия для микробиологической деятельности и биологической активности. В третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования осуществляют культивацию после культивации производят посев солеустойчивых трав, например, люцерны, 16-20 кг/га с последующим прикатыванием посевов и в начале цветения трав вносят органические удобрения 40 т/га. Затем запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см. На третьем году биологической рекультивации происходит практически полное вытеснение натрия из поглощающего комплекса земель. Нормализуются микробиологические процессы и восстанавливается естественная реакция почвенных растворов по всему корнеобитаемому профилю.

Для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами в средней степени 15 л/м², в первый год производят вспашку на глубину 25-27 см. с последующим глубоким рыхлением на глубину 0,5-0,7 м. Рыхление на глубину меньше 0,5 и больше 0,7 м не будет способствовать оптимальному формированию своеобразного экрана для обратного подъема влаги и солей по почвенным капиллярам. После рыхления проводят промывку дождеванием 1000 м²/га. Специальная промывка пресной водой проводится с целью более быстрого освобождения земель от избыточных солей. Промывка может быть выполнена затоплением или дождеванием. После промывки осуществляют внесение химических мелиорантов в виде гипсов, фосфогипса и др. Это обеспечивает снижение щелочной реакции земель, предотвращает и снижает солонцевание земель, что создает в почвах благоприятный водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы. Норма внесения химмелиорантов определяется по формуле:
D 0,086 H d (Na 0,1 т),
где D норма внесения химмелиоранта, т/га,
H мощность слоя химмелиоранта,
d объемная масса слоя химмелиоранта, г/см³,
Na содержание обменного натрия, мг ЭКВ на 100 г почвы,
Т сумма обменных катионов мг ЭКВ на 100 г почвы,
0,1 допустимое содержание натрия (доля от суммы обменных катионов).

Перед разбрасыванием химического мелиоранта поле подготавливают (выравнивают промоины, развальные борозды и т.д.).

Наибольший эффект достигается при внесении гипса осенью под зяблевую вспашку. В этом случае за счет осенне -весенних осадков гипс успевает полностью раствориться и заметно рассолонцевать почву уже к весне следующего года. После внесения химмелиоранта осуществляют вспашку на глубину 25-27 см, затем проводят культивацию ежемесячно до октября.

Во второй год после покровного боронования в апреле, осуществляют внесение минеральных удобрений N 80 кг/га, P 60 кг/га, К 40 кг/га. Внесение минеральных удобрений позволяет компенсировать недостаток органического вещества в засоленных почвах и интенсифицировать процессы гумусообразования и гумусонакопления, обеспечивает благоприятные условия для функционирования растений. После внесения удобрений проводят культивацию с последующим посевом солеустойчивых культур, например, суданки 30 кг/га. Затем производят прикатывание посевов и при выметывании метелок у трав осуществляют запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 25-27 см. В третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования вносят органические удобрения N 40 т/га, после внесения удобрений осуществляют культивацию, затем высевают солеустойчивые травы, например, люцерну 16-20 кг/га, с последующим прикатыванием посевов. Затем запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см
3. Для биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами в сильной степени 30 л/м², в первый год после обработки земель сорбентом осуществляют вспашку на глубину 25-27 см, затем глубокое рыхление на 0,5 м, после рыхления проводят промывку по полосам и бороздам 300 м³/га, после промывки вносят химмелиоранты и вспахивают на глубину 25-27 см, затем проводят ежемесячную культивацию до октября. Во второй год в апреле проводят вспашку на глубину 25-27 см, с последующим глубоким рыхлением на глубину 0,5-0,7 м в мае. После рыхления осуществляют промывку дождеванием 1000 м³/га, после промывки вносят минеральные удобрения N 80 кг/га, P 60 кг/га, К 40 кг/га с последующей культивацией, после культивации высевают солеустойчивые культуры, например, суданку с нормой высева 30 кг/га с последующим прикатыванием посевов. При выметывании метелок у трав, запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см. В третий год в апреле проводят покровное боронование, после боронования вносят органические удобрения 40 т/га, после внесения удобрений проводят культивацию, после культивации высевают солеустойчивые травы, например, люцерну с нормой высева 16-20 кг/га с последующим прикатыванием посевов, в начале цветения трав запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25-27 см. Данный способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами в различной степени способствуют рассолонцеванию и рассолению загрязненных земель с вытеснением из почвенно-поглощающего комплекса обменного натрия с заменой его на кальций, обеспечивает по сравнению с известным полный цикл очистки загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами земель и восстановление плодородия, делает очистку более эффективной и надежной.

Использование: изобретение относится к охране окружающей среды, в частности к биологической рекультивации плодородных земель, в различной степени загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами, и может быть использовано в нефтяной промышленности и сельском хозяйстве. Сущность. Способ биологической рекультивации земель, включает поэтапную, в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем влагозадержания и влагонакопления внесения химмелиоранта, посева солеустойчивых трав, в зависимости от степени загрязненности нефтепромысловыми пластовыми водами, в течение каждого года проводят ряд соответствующих каждому году технологических операций, включающих различные агротехнические и фитомелиоративные мероприятия в определенной последовательности. 3 с. п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами в степных, лесостепных, полупустынных зонах, включающий поэтапную в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем влагозадержания, влагонакопления, внесения химических мелиорантов, посева солеустойчивых культур, отличающийся тем, что в первый год после обработки земли сорбентами вспашку осуществляют на глубину 25 27 см, после вспашки глубокое рыхление на глубину 0,5 0,7 м, внесение химических мелиорантов осуществляют после глубокого рыхления с последующей вспашкой на глубину 18 20 см, во второй год в апреле проводят покровное боронирование, затем вносят минеральные удобрения, после внесения минеральных удобрений осуществляют культивацию, затем осуществляют посев солеустойчивых трав с последующим прикатыванием посевов, затем запахивают зеленую массу на сидерат на 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование с последующей культивацией, после культивации осуществляют посев солеустойчивых трав с последующим прикатыванием посевов, затем вносят органические удобрения, после внесения органических удобрений запахивают зеленую массу на сидерат на 25 27 см. 2. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами в степных, лесостепных, полупустынных зонах, включающий поэтапную в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем влагозадержания, влагонакопления, внесения химических мелиорантов, посева солеустойчивых культур, отличающийся тем, что в первый год после обработки земель сорбентом проводят вспашку на глубину 25 27 см, после вспашки глубокое рыхление на 0,5 0,7 м, затем осуществляют промывку земель дождеванием с последующим внесением химических мелиорантов, после внесения химических мелиорантов проводят вспашку на глубину 25 27 см с последующей культивацией ежемесячно до октября, во второй год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением минеральных удобрений, после внесения минеральных удобрений проводят культивацию с последующим посевом солеустойчивых культур и прикатыванием посевов, затем запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением органических удобрений, культивацию проводят после внесения удобрений, затем высевают солеустойчивые травы с последующим прикатыванием посевов, и в начале цветения трав производят запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 25 27 см. 3. Способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами в степных, лесостепных, полупустынных зонах, включающий поэтапную в течение нескольких лет агротехническую и фитомелиоративную очистку земель путем влагозадержания, влагонакопления, внесения химических мелиорантов, посева солеустойчивых культур, отличающийся тем, что в первый год после обработки земель сорбентов проводят вспашку на глубину 25 27 см, после вспашки проводят глубокое рыхление на 0,5 м, после рыхления осуществляют промывку по полосам и бороздам с последующим внесением химических мелиорантов, затем проводят вспашку на глубину 25 27 см с последующей культивацией ежемесячно до октября, во второй год осуществляют вспашку на глубину 25 27 см в апреле, затем осуществляют глубокое рыхление на глубину 0,5 0,7 м с последующей промывкой дождеванием, после промывки вносят минеральные удобрения с последующей культивацией, после культивации высевают солеустойчивые культуры с последующим прикатыванием посевов, при выметывании метелок у трав осуществляют запахивание зеленой массы на сидерат на глубину 25 27 см, в третий год в апреле проводят покровное боронование с последующим внесением органических удобрений, после внесения органических удобрений проводят культивацию с последующим посевом солеустойчивых трав и прикатыванием посевов, затем запахивают зеленую массу на сидерат на глубину 25 27 см.