Способ лесной рекультивации песчаных карьеров Российский патент 2019 года по МПК A01G23/00 A01B79/02 B09C1/00 

Изобретение относится к лесному хозяйству и может быть использовано для рекультивации земель, нарушенных промышленными предприятиями в результат добычи нерудных полезных ископаемых, при строительстве линейных сооружений (линий электропередач, трубопроводов), а также при окультуривании бедных почв в лесном хозяйстве.

Известен способ рекультивации нарушенных почв, заключающийся в укладке компоста на основе обезвоженного ила с измельченной древесной корой на рекультивируемую поверхность, затем его засыпают слоем песка или почвы толщиной 5-10 см [1].

Недостатком является низкая экономическая эффективность из-за трудоемкости нанесения дополнительного слоя из почвы или песка.

Технический результат – данный способ способствует ускорению процесса почвообразования, увеличению площади проективного покрытия растительностью, повышению продуктивности лесных культур, более раннему смыканию сосны в рядах и между рядами и выполнению насаждениями средозащитных функций.

Технический результат достигается тем, что способ лесной рекультивации песчаных карьеров, путем внесения компостной смеси, согласно изобретения, компостная смесь получена в соотношении компонентов: осадков сточных вод и опила по массе сухого вещества 1,4:1, срок компостирования до 2 лет, срок хранения компоста не более 3-х лет, после завершения термофильной стадии компостирования непосредственно перед внесением компоста на рекультивируемый участок в него вносят семена сидеральных растений, преимущественно люпина многолетнего, норма внесения составляет 1 кг семян на 1 м³ компоста, компост вносят и заделывают почвообразовательными орудиями в дозе 60-120 т/га на рекультивируемую поверхность грунтов, с последующим выращиванием на нем лесных культур сосны обыкновенной.

Норма внесения сидеральной культуры люпина многолетнего 1 кг семян на 1 м³ компоста с учетом веса 1 м³ компоста - 800 кг.

На рис. 1 показано влияние внесения компоста на встречаемость семейств травянистых растений (* - общее проективное покрытие на исследуемом участке, %); на рис. 2 - динамика текущего прироста культур сосны обыкновенной по высоте на экспериментальном участке

Пример выполнения.

Полевой опыт заложен на песчаном грунте на предварительно выравненном участке площадью 0,33 га с трехкратной повторностью на дне карьера. Были использованы компостные смеси на основе осадков сточных вод и древесного опила в соотношении компонентов 1,4:1 по массе сухого вещества. Компосты были получены при активном площадном компостировании смеси отходов в течении 2 лет с последующем хранением в буртах на протяжении 3 и 5 лет. Внесение компостной смеси осуществлялось в дозах 60 и 120 т/га. В качестве контроля служили участки карьера без внесения удобрения. В 2010 году были внесены удобрения, в 2011 году высажены 2-х летние сеянцы сосны.

Исследования агрохимических свойств мелиорантов показало, что компостируемая смесь отличаются слабокислой реакцией солевого раствора (рН = 5,7-6,1), низким содержанием азота и калия (3,9-7,3 мг/100г и 1,5-16,7 мг/100г соответственно), высоким содержанием фосфора (31,1-70 мг/100 г). Наблюдается тенденция увеличения содержания макроэлементов компостируемой смеси с увеличением срока хранения в буртах с 3 до 5 лет.

Установлено, что после внесения мелиорантов содержание макроэлементов спустя 5 лет увеличилось более существенно в вариантах с внесением компостов на основе осадков сточных вод и опила в дозе 120 т/га Выявлено, что реакция среды во всех случаях была близка нейтральной (табл. 1). По сравнению с контролем несколько увеличилось содержание органического вещества (0,77-1,25%) в почвенном грунте, оставаясь в целом на низком уровне. Отмечено увеличение во всех вариантах содержания обменного калия и азота. Наиболее существенно внесение компостов повлияло на содержание растворимых солей фосфора, которое повысилось пропорционально вносимой дозе в 2-4 раза по сравнению с контролем. Накопления доступных растениям солей калия в почве не наблюдалось, а в некоторых вариантах с проведенной мелиорацией компостами отмечено его снижение.

С увеличением срока хранения в буртах с 3 до 5 лет наблюдается тенденция снижения содержания фосфора в мелиорируемой почве. По сравнению с контролем несколько увеличилось содержание органического вещества в почвенном грунте, оставаясь в целом на низком уровне. Однако учитывая длительный процесс образования органического вещества, считаем, что внесение компоста позволяет быстро (за 2 года) и существенно (на 0,57 – 0,79%) повысить содержание органики в верхнем горизонте. Это является показателем высокой мелиоративной эффективности компостной смеси.

Таблица 1

Влияние внесения компоста на агрохимические свойства

Вариант опыта Доза внес., т/га Органика, % pHсол. Содержание, мг/100 г. NO₃^- NH₄⁺ К₂О P₂O₅ Контроль 0 0,59 6,98 0,75 0,76 2,0 3,52 Компост (3 года) 60 0,77 6,93 0,98 1,11 1,5 9,36 120 1,16 6,85 0,42 0,19 1,5 13,20 Компост (5 лет) 60 1,38 7,08 1,18 0,64 1,5 6,16 120 1,17 6,80 2,35 1,06 2,0 11,78

Дополнительное внесение органики в песчаные грунты, путем внесения семян сидеральных культур в компостную смесь, создает благоприятные условия для развития травянистого покрова, появление и разложение которого будет способствовать активизации биологических процессов накопления органики. С внесением модифицированной компостной смеси обогащается видовой состав растительности. Так, если не неудобренных участках встречается 8 видов растений, то с внесением компоста количество видов увеличивается от 9 до 15. Внесение мелиоранта на основе ОСВ и опила с трехлетним периодом хранения позволило увеличить количество видов на 1-3, а с пятилетним - в 1,6-1,9 раз. Травянистая растительность представлена в основном тремя семействами – осоковыми, бобовыми и сложноцветными. Доминирующим видом семейства бобовых на участке с внесением компоста является люпин многолетний (рис. 1).

Различия между вариантами по биомассе живого напочвенного покрова как в сыром, так и в сухом состоянии существенны. Наибольшими показателями накопления биомассы живого напочвенного покрова характеризуются участки с дозой внесения компоста 120 т/га (табл. 2).

Таблица 2

Влияние внесения компоста на живой напочвенный покров

Вариант опыта Сырое вещество, кг/м² Сухое вещество, кг/м² Зола, кг/м² 60 т/га 120 т/га 60 т/га 120 т/га 60 т/га 120 т/га Компост (3 года) 2,30 2,64 0,73 1,08 0,062 0,079 Компост (5 лет) 2,04 2,76 0,71 1,07 0,034 0,067 Контроль 0,28 0,19 0,02 НСР₀₅ 0,628 1,229 0,361 0,280 0,011 0,026 Fрасч
(Fтабл. =5,14) 36,8 15,6 8,54 40,31 57,65 20,47

Выявлено, что во всех вариантах срок хранения нетрадиционных органических удобрений и доза внесения влияет на рост травянистой растительности, и, как следствие, на увеличение ее биомассы на рекультивируемых участках.

Доказательством эффективности применения компостов являются биометрические показатели культур сосны: более интенсивный рост в высоту (на 30-35 %) сосны по сравнению с контролем (табл. 3).

Таблица 3.

Влияние внесения компоста на биометрические параметры сосны обыкновенной в культурах.

Вариант опыта Доза внес., т/га Статистические показатели высот, см Х ср mx δ Min Max C, % P, % Контроль 0 113,5 3,02 58,2 20 271 51,6 2,7 Компост (3 года) 60 175,9 3,72 27,1 73 214 15,4 2,1 120 163,3 4,31 36,1 87 226 22,1 2,6 Компост (5 лет) 60 162,9 3,54 39,5 45 252 24,3 2,2 120 175,9 2,51 29,7 62 234 16,9 1,4

На последний год отмечено увеличение темпов роста, что связано с благоприятными почвенными условиями (рис. 2). В вариантах с внесением компостов текущий прирост сосны в высоту увеличился в 1,5-2 раза.

Внесение компостов оказывает положительное влияние на состояние культур сосны. Доля здоровых растений выше на участках с применением компостов с трехлетним сроком хранения (88-89%) по сравнению с контрольным участком (80%). В вариантах с внесением мелиорантов отмечается более высокая сохранность сосны и меньше ослабленных растений по сравнению с контрольным участком.

Наибольшие показатели фитомассы отмечены в вариантах с внесением компоста с 3-летним сроком хранения.

Таблица 4

Влияние нетрадиционных органических удобрений на показатели фитомассы сосны обыкновенной.

Вариант опыта Надземная фитомасса дерева с хвоей, кг/га Фитомасса корней дерева, кг/га Контроль 13,80±0,56 15,11±0,60 Компост (3 года), 60 т/га 94,60±2,78 65,80±1,97 Компост (3 года), 120 т/га 125,60±3,77 90,90±2,34 Компост (5 лет), 60 т/га 90,40±2,61 64,50±2,58 Компост (5 лет), 120 т/га 86,70±2,60 58,30±1,75

Таким образом, для повышения эффективности биологического этапа рекультивации песчаных карьеров можно рекомендовать внесение компоста со сроком компостирования не менее 2 лет в дозе 60-120 т/га и сроком хранения не более 3-х лет, который способствует увеличению содержания органики, азота и особенно фосфора, а также влияет на обогащение видового состава травянистой растительности. Влияние компостной смеси на рост сосны обыкновенной проявилось с трехлетнего возраста, наибольший мелиоративный эффект отмечен при внесении компоста в дозе 120 т/га с 5-летним сроком хранения. Состояние культур сосны на участках с использованием компостов хорошее, наблюдается тенденция к увеличению темпов роста саженцев сосны обыкновенной по сравнению с контролем.

Предлагаемый способ лесной рекультивации песчаных карьеров, заключающийся в нанесении компостов на основе осадков сточных вод очистных сооружений и древесного опила, модифицированного семенами сидеральных растений при выращивании лесных культур на песчаных грунтах показал высокую эффективность. Травянистая растительность, в составе которой преобладает люпин, обеспечивает закрепление субстрата, быстрое накопление органического вещества и в целом активизацию почвообразовательных процессов. Данный способ позволяет повысить качество проводимых лесокультурных работ, увеличивает площадь живого напочвенного покрова на «обедненных» почвах, а также утилизировать значительные объемы органических отходов.

Компоненты компостной смеси (осадки сточных вод и опил) являются отходами производства и потребления, обладающие оптимальными агрохимическими и водно-физическими свойствами при их смешении и заделке в почву, что позволяет снизить себестоимость рекультивации. Внесение компостной смеси, модифицированной семенами сидератов (люпина многолетнего), позволяет в короткие сроки повысить содержание питательных веществ в рекультивуруемом почвогрунте, увеличить площадь проективного покрытия растительностью (на 11-23,6%), в результате активизации почвообразовательного процесса увеличится содержание органики и повысится интенсивность роста, продуктивность и устойчивость лесных культур в условиях техногенно нарушенных земель.

Способ обеспечивает формирование лесного фитоценоза, ускоренное восстановление плодородия почвогрунтов, почвенной микрофауны, увеличение площади проективного покрытия растительностью, продуктивности и устойчивости лесных культур в условиях техногенно нарушенных земель. Использование способа позволяет в ускоренные сроки добиться восстановления почвенного плодородия и лесных биоценозов, предотвратить ветровую и водную эрозии.

Источники информации:

Патент РФ Способ рекультивации нарушенных почв // Патент России № 2044434. 1995. / Коровкин А.С., Врублевский В.С., Коровкин В.А., Шуверов В.М., Щеколдин Н.А., Калинин Н.Ф.

Изобретение относится к области лесного хозяйства и рекультивации земель. В способе вносят компостную смесь, полученную при соотношении компонентов: осадков сточных вод и опила по массе сухого вещества 1,4:1, срок компостирования до 2 лет, срок хранения компоста не более 3-х лет. После завершения термофильной стадии компостирования непосредственно перед внесением компоста на рекультивируемый участок в него вносят семена сидеральных растений, преимущественно люпина многолетнего. Норма внесения составляет 1 кг семян на 1 м³ компоста. Компост вносят и заделывают почвообразовательными орудиями в дозе 60-120 т/га на рекультивируемую поверхность грунтов с последующим выращиванием на нем лесных культур сосны обыкновенной. Способ способствует ускорению процесса почвообразования путем увеличения площади проективного покрытия, повышения продуктивности лесных культур, более раннего смыкания сосны в рядах и между рядами и выполнения насаждениями средозащитных функций. 2 ил., 4 табл., 1 пр.

     Способ лесной рекультивации песчаных карьеров путем внесения компостной смеси, отличающийся тем, что компостная смесь получена в соотношении компонентов: осадков сточных вод и опила по массе сухого вещества 1,4:1, срок компостирования до 2 лет, срок хранения компоста не более 3-х лет, после завершения термофильной стадии компостирования непосредственно перед внесением компоста на рекультивируемый участок в него вносят семена сидеральных растений, преимущественно люпина многолетнего, норма внесения составляет 1 кг семян на 1 м³ компоста, компост вносят и заделывают почвообразовательными орудиями в дозе 60-120 т/га на рекультивируемую поверхность грунтов с последующим выращиванием на нем лесных культур сосны обыкновенной.