СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ПОЧВ Российский патент 2016 года по МПК A01B79/02 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и рекультивации нарушенных почв в процессе строительства объектов нефтегазового дорожного комплекса и может быть использовано для восстановления растительного покрова на вечномерзлых почвах.

Из уровня техники известны следующие способы рекультивации почв.

Так, из описания к патенту РФ №2307869 (опубликован 10.10.2007) известен способ биологической рекультивации нефтезагрязненной почвы в природных условиях Крайнего Севера, который осуществляют путем предварительного известкования и внесения минеральных удобрений, обработки загрязненных участков биопрепаратом-нефтедеструктором, содержащим микробное удобрение-носитель в виде ферментированных отходов сельскохозяйственного производства и культуру бактерий, иммобилизованную на носитель, последующего внесения семян и боронования. Обработку проводят сухим биопрепаратом один раз в сезон в течение теплого периода в дозе 100 г/м², в качестве культуры бактерий используют штамм Bacillus cereus 3 К. с титром 10¹² клеток/г носителя. При этом биопрепарат разбрасывают при внесении семян или перед ним с последующим боронованием на глубину 5-10 см. Изобретение позволяет повысить технологичность биологической рекультивации, улучшить процессы восстановления почвы и сократить сроки проведения рекультивации, использовать перспективную технологию получения сухих, сыпучих биопрепаратов-нефтедеструкторов, упростить технологию проведения биологической рекультивации, проводить очистку нефтезагрязненных почв в районах с коротким тепловым периодом.

Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является способ рекультивации нарушенных земель, в частности техногенных пустошей. Способ включает внесение на поверхность грунта отходов, минеральных удобрений и посев многолетних трав. При этом на поверхность грунта наносят отходы горнодобывающей промышленности слоем не менее 5 см, содержащие кальцит и/или гидросиликат магния. Вносят комплексные удобрения N₇₀P₇₀K₇₀, затем слоем до 1 см рассыпают вспученный вермикулит с гранулами до 4 мм, проводят посев смеси семян многолетних растений, поливают водой и покрывают полимерной пленкой, которую удаляют на 5-7-й день. В качестве отходов горнодобывающей промышленности используют также карбонатитовые отходы, или отсев оливинитовой руды, или серпентинитомагнезит. В качестве семян многолетних растений используют овсяницу красную, тимофеевку луговую, кострец безостый, волоснец песчаный в количестве 50-100 г/м². Полив водой проводят из расчета 5 л/м² (патент РФ №2484613, опубликован 20.06.2013).

Недостатком известных способов является то, что они не предусматривают вопросы создания плодородного слоя для выращивания многолетних трав на вечномерзлых почвах, а поскольку эти почвы представлены песчаными и супесчаными грунтами, имеющими крайне низкое плодородие, выращивание на них многолетних трав проблематично. Кроме того, нет данных о составе, сроках посева и нормах высева травосмесей многолетних трав, в зависимости от природной зоны, нет дифференцированных по этим зонам норм внесения минеральных удобрений с учетом агрохимической характеристики почв. Отсутствуют данные по составу растительных грунтов, необходимых для рекультивации в зависимости от зоны с использованием местных материалов.

Техническим результатом патентуемого решения является формирование устойчивого травяного покрытия на вечномерзлых нарушенных землях для защиты объектов строительства нефтегазодобычи и дорожного комплекса от водной и ветровой эрозии.

Заявленный технический результат достигается за счет осуществления способа рекультивации нарушенных вечномерзлых почв, заключающегося в том, что на рекультивируемую поверхность равномерно наносят предварительно заготовленный органоминеральный грунт слоем не менее 10 см, затем последовательно вносят необходимое количество извести и минеральных удобрений, формируя слой растительного грунта, далее слой растительного грунта планируют, фрезеруют, прикатывают и производят посев травосмеси, после чего снова прикатывают, при этом грунт и травосмесь выбирают в зависимости от природной зоны: северная тайга, лесотундра, тундра, арктическая тундра, а семена высевают после внесения в грунт извести и минеральных удобрений.

Особенностями способа является то, что установлены данные о составе, сроках посева и нормах высева травосмесей многолетних трав, в зависимости от природной зоны. Установлены по этим зонам нормы внесения минеральных удобрений и извести с учетом агрохимической характеристики почв. Разработан состав органоминеральных грунтов необходимых для рекультивации в зависимости от зоны и представленными здесь почвами.

Литологический состав почв в зоне северной тайги представлен песками, реже песками с переслаиванием глинами. Мощность торфа не превышает 2-5 м. Для приготовления растительного грунта здесь необходимо использовать торф, песок или глинистые грунты. Состав органоминерального грунта для рекультивации в этой зоне должен быть следующий: торф 40% + песок 60% или глинистый грунт 40% + песок 60%.

В лесотундровой зоне преобладают песчаные почвы, суглинистые. Мощность торфа - 0,5-3 м. Приготовление растительного грунта производят с использованием торфа, песка и суглинистых грунтов и его состав следующий: торф 40% + песок 60% или суглинистый грунт 60% + песок 40%.

В тундровой и арктотундровой зонах полуострова Ямал почвенный комплекс развит на средних и легких суглинках, подстилаемых песками и глинами с высоким содержанием пыли. Растительный грунт в данных зонах приготавливают с использованием песка и суглинистых или глинистых грунтов. Состав грунта для этой зоны следующий: песок 50% + глина 50% или песок 30% + суглинок 70%.

В результате исследований установлено, что толщина растительного слоя должна быть не более 10 см (таблица 1).

Дальнейшее увеличение слоя растительного грунта не дает существенной прибавки сбора как надземной части многолетних трав, так корневой системы.

Органоминеральный грунт приготавливают на специальных площадках либо на полосе отвода смешиванием торфа и песчаных грунтов, или торфа и суглинистых грунтов, или песка и глинистых грунтов. Смешивание производят фрезами. Виды грунтов, используемые для приготовления органоминерального грунта в разных зонах, приведены в таблице 1.

Известкование растительного грунта выполняют непосредственно перед посевом трав. Внесенные известковые удобрения заделывают в слой растительного грунта боронованием.

В растительном грунте содержание минеральных форм азота должно быть не менее 60 мг на 1 кг (ГОСТ 26488-85 и ГОСТ 26489-85), двуокиси фосфора и окиси калия (ГОСТ 26207-91) - не менее 100 мг на 1 кг. Потребность в азотно-фосфорно-калийных удобрениях определяют расчетным способом. Ориентировочные дозы азотно-фосфорно-калийных удобрений для всех зон также приведены в таблице 2.

При избыточной кислотности растительного грунта выполняют известкование. Внесение расчетных доз извести понижает кислотность растительного грунта до рН 5,6-5,8 в солевой вытяжке.

Нормы вносимой извести определяют по гидролитической кислотности (Нг) исходя из следующего соотношения: для нейтрализации 1 мг - экв. гидролитической кислотности требуется 1 мг - экв. ионов кальция или 50 мг CaCO₃ на 100 г почвы. Расчет проводят по общепринятой формуле

$${Д}_{CaC{O}_3}=\mathrm{0,05}\cdot Нг*d*h$$ ,

где $${Д}_{CaC{O}_3}$$ - норма извести, т/га;

Нг - гидролитическая кислотность, мг-экв. на 100 г почвы по Каппену;

d - проектная плотность растительного грунта, г/см³;

h - толщина слоя растительного грунта, см.

Расчет по формуле исходя из гидролитической кислотности позволяет точно определить дозу извести необходимую для нейтрализации почвенной кислотности.

Порядок определения доз минеральных удобрений для приготовления растительного грунта:

- нормативное содержание питательных веществ переводят в кг/га действующего вещества. Перевод производят по формуле

ДВ=10000×V_oб.×H×N,P,K;

где

ДВ - содержание питательных веществ, кг/га действующего вещества;

V_oб - объемная масса органоминерального грунта (по данным изысканий), кг/м³;

Н - толщина слоя органоминерального грунта грунта, м;

N,P,K - нормативное содержание в растительном грунте минеральных форм азота, двуокиси фосфора и окиси калия, в мг/кг действующего вещества;

- устанавливают фактическое содержание в грунте минеральных форм азота, двуокиси фосфора и окиси калия, в мг/кг действующего вещества. Фактическое содержание устанавливают на основании агрохимических анализов проб грунта;

- определяют фактическое содержание питательных веществ на 1 га (в действующем веществе), кг/га;

- определяют количество питательных веществ (дозы удобрений действующего вещества) как разность между их нормативным и фактическим содержанием;

- производят пересчет доз удобрений, выраженных в действующем веществе, на физический вес удобрений. Пересчет производят по формуле

Н=Д*100/Р,

где

Н - количество удобрений физического веса, кг/га;

Д - доза удобрений действующего вещества, кг/га;

Р - содержание действующего вещества в удобрении, %.

Устойчивое дерновое покрытие создают, используя морозостойкие местные виды многолетних трав, эколого-биологические свойства которых максимально соответствуют почвенно-климатическим условиям местности и позволяют в течение короткого теплого периода пройти все фазы развития с возобновлением своего роста на следующий год (таблица 1).

Посев трав производят с ранней весны (при переходе температур через +5°C) и завершают за 30 дней до окончания вегетационного периода.

Возможно проведение подзимнего посева многолетних трав в следующие сроки: северная тайга после 20 сентября, лесотундра - 10 сентября, тундра - 1 сентября, арктическая тундра - 20 августа. Норма высева семян в данном случае увеличивается на 30%.

Посевные качества семян многолетних трав должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 52325-2005. Высевать некондиционные семена ниже третьего класса годности запрещается.

Семена высевают сеялкой СЗТ-3,6 с дальнейшем прикатыванием. Глубина заделки 1-2 см.

При посеве в засушливый период производят регулярный полив посевов водой. Количество воды определяется поливной нормой. Поливная норма составляет 200-400 м³/га в два приема с суточным интервалом между поливами.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к рекультивации почв. В способе на рекультивируемую поверхность равномерно наносят предварительно заготовленный органоминеральный грунт слоем не менее 10 см. Затем последовательно вносят необходимое количество извести и минеральных удобрений, формируя слой растительного грунта. Далее слой растительного грунта планируют, прикатывают и производят посев травосмеси и прикатывают. При этом состав грунта и травосмесь выбирают в зависимости от типа рекультивируемой почвы, а семена высевают сразу после внесения в грунт извести и минеральных удобрений, в результате чего формируется устойчивое дерновое травяное покрытие. Способ позволяет сформировать устойчивое травяное покрытие на вечномерзлых нарушенных землях для защиты от водной и ветровой эрозии. 7 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Способ рекультивации нарушенных вечномерзлых почв, заключающийся в том, что на рекультивируемую поверхность равномерно наносят предварительно заготовленный органоминеральный грунт слоем не менее 10 см, затем последовательно вносят необходимое количество извести и минеральных удобрений, формируя слой растительного грунта, далее слой растительного грунта планируют, прикатывают, производят посев травосмеси и прикатывают, при этом состав грунта и травосмесь выбирают в зависимости от типа рекультивируемой почвы, а семена высевают сразу после внесения в грунт извести и минеральных удобрений, в результате формируют устойчивое дерновое травяное покрытие.

2. Способ по п. 1, заключающийся в том, что органоминеральный грунт приготавливают на специальных площадках смешиванием фрезами торфа и песчаных грунтов, либо торфа и суглинистых грунтов или суглинистых и песчаных грунтов.

3. Способ по п. 1, заключающийся в том, что растительный грунт готовят последовательным добавлением необходимого количества извести и минеральных удобрений в органоминеральный грунт.

4. Способ по п. 1, заключающийся в том, что расчет нормы вносимой извести определяют по гидролитической кислотности (Нг) и проводят по формуле
$${Д}_{CaC{O}_3}=\mathrm{0,05}\cdot Нг*d*h$$ ,
где $${Д}_{CaC{O}_3}$$ - норма извести, т/га;
Нг - гидролитическая кислотность, мг-экв на 100 г почвы по Каппену;
d - проектная плотность растительного грунта, г/см³;
h - толщина слоя растительного грунта, см.

5. Способ по п. 1, заключающийся в том, что устойчивое дерновое покрытие создают, используя морозостойкие местные виды многолетних трав, эколого-биологические свойства которых максимально соответствуют почвенно-климатическим условиям местности и позволяют в течение короткого теплого периода пройти все фазы развития с возобновлением своего роста на следующий год.

6. Способ по п. 1, заключающийся в том, что при посеве в засушливый период производят регулярный полив посевов водой, количество воды определяется поливной нормой.

7. Способ по п. 7, заключающийся в том, что поливная норма составляет 200-400 м³/га в два приема с суточным интервалом между поливами.

8. Способ по п. 1, заключающийся в том, что состав грунта для песчаного типа или песчаного с переслаиванием глинами типа рекультивируемых почв представляет собой смесь верхового торфа, песчаных и суглинистых грунтов, а для суглинистого типа - смесь песка и суглинистых грунтов.