Способ лесохозяйственного освоения загрязненных радионуклидами земель Российский патент 2020 года по МПК A01G23/00 

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, в частности к лесохозяйственному освоению сельскохозяйственных земель с высокой плотностью радиоактивного загрязнения, на которых в соответствии с нормами радиационной безопасности, на длительный период исключается производство фуража и продуктов питания Постановление Правительства РФ от 25 декабря 1992 г. №1008 "О режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС" (с изменениями и дополнениями) [1].

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

Известны различные способы освоения загрязненных радионуклидами земель, которые предусматривают дезактивацию почвы, включающие, в зависимости от степени ее загрязнения, такие операции как снятие поверхностного почвенного слоя и глубокая плантажная запашка Руководство по применению контрмер в сельском хозяйстве в случае аварийного выброса радионуклидов в окружающую среду. IAEA-TECDOC-745 ISSN 1011-4289, МАГАТЭ, Вена, 1994, 104 с. [2].

Наиболее приемлемыми способами освоения загрязненных радионуклидами и исключенных из севооборота сельскохозяйственных земель является создание на них искусственных лесных насаждений целевого назначения - лесных культур. Технологии создания таких насаждений включают многократную обработку почвы, посадку кустарниковых и древесных растений, агротехнические уходы за почвой, лесоводственные уходы за формируемыми насаждениями, разнообразные рубки Белоусов А.А. Культуры сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) целевого назначения на вышедших из-под сельскохозяйственного пользования землях в условиях лесного Среднего Заволжья: Автореф. дис. на соискание уч. ст. канд. с.-х. наук. - Йошкар-Ола, 2015, 24 с. [3]

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.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является способ лесохозяйственного освоения загрязненных радионуклидами земель A01G 23/00 Патент №2078498 (Заявка 93040669/13, 1993.08.10) Авторы: Ячменев М.С., Мореев В.П., Булгаков Н.К. Патентообладатель: Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства. Опубликовано: 1997.05.10 – прототип [4].

Положительный эффект от реализации этого способа 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, известкованием площади 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.

Количество высаживаемых растений определяют для каждого этапа освоения по следующим формулам.

На первом этапе 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 на 1 га определяют через среднюю площадь (м²) проекции кроны (S_k) 2-4-летнего кустарника по формуле:

N_k=0,5×10000/S_k

На втором этапе общее количество посадочных мест для главных и сопутствующих древесных пород (N_гс) определяют через среднюю площадь (м²) горизонтальной проекции кроны дерева (S_гс) в средневозрастном насаждении по формуле:

N_гс=0,7×10000/S_гс

Данный способ принимается за прототип. Он, согласно описанию, обеспечивает включение в эффективное хозяйственное пользование земель, загрязненных радионуклидами и по этой причине исключенных из сельскохозяйственного оборота 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.

Недостатки способа-прототипа следующие. Способ-прототип не позволяет однозначно установить, какие виды деревьев и в каком количестве, нужно высаживать для эффективного лесохозяйственного освоения загрязненных земель в различных условиях произрастания. Кроме того, этот способ ориентирован на определенные условия произрастания, в которых предполагается выполнение комплекса технологических операций, необходимого для начала второго этапа облесения земель - после создания на почве сплошного слоя подстилки из растительного опада. Весь комплекс работ требует значительных затрат на лесохозяйственное освоение, которое растянуто по времени на неопределенно длительный период.

Для устранения указанных недостатков поставлена задача ускоренного освоения загрязненных радионуклидами земель.

В отличие от способа прототипа в предложенном изобретении предусмотрено одноэтапное облесение загрязненных радионуклидами естественно залуженных сельскохозяйственных земель.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в том, что лесохозяйственное освоение производят в один этап путем посадки дуба черешчатого, при этом количество высаживаемых деревьев устанавливают в зависимости от класса бонитета по формуле:

N_b≥10000/D_кb, где:

N_b - количество высаживаемых деревьев на участке с определенным классом бонитета не менее, шт. /га,

D_кb - диаметр крон деревьев в средневозрастном насаждении на участке с определенным классом бонитета, м,

при этом диаметр кроны дуба черешчатого в средневозрастном насаждении по классам бонитета принимают равным: Iб - 2,5 м; Iа - 2,3 м; I - 2,0 м; II - 1,8 м. а его посадку осуществляют одновременно с обработкой почвы в предзимний период до устойчивых морозов в период начала формирования снежного покрова.

После катастрофы на Чернобыльской АЭС прошел значительный период времени, за который загрязненные радионуклидами сельскохозяйственные земли вступили в этап естественного залужения. Сельскохозяйственные земли имеют, как правило, достаточно высокое плодородие и на них сформировалась травянистая растительность, которая в результате сильного задернения с одной стороны препятствует естественному зарастанию древесной растительностью, а с другой - накопление сухого травостоя создает угрозу возникновения радиоактивных пожаров и повторного распространения радионуклидов на сопредельные территории.

Создание насаждений в таких условиях предлагается проводить ускоренным методом - посадкой необходимого количества главных лесных древесных пород. Высаженные деревья должны обладать следующими свойствами. Они должны достаточно быстро сформировать сомкнутое насаждение, а оно в свою очередь в процессе роста накопить быстроразлагающуюся лесную подстилку.

К возрасту смыкания крон главных лесных древесных пород сформировавшееся насаждение должно обеспечить: во-первых, снижение пожарной опасности за счет изменения режима освещенности под пологом и уменьшения запаса лесных горючих материалов в лесной подстилке; во-вторых, уменьшение накопления цезия-137 в древесной и травянистой растительности за счет уменьшения перехода цезия-137 из почвы в растительность.

Указанными выше свойствами обладают широколиственные породы.

В рассматриваемых условиях в качестве главной лесной древесной породы лучше всего использовать дуб черешчатый, который хорошо растет на достаточно плодородных почвах, формирует долговечное, устойчивое в противопожарном и лесохозяйственном отношении насаждение, которое позволит получить к возрасту спелости насаждения ценную древесину, не представляющую радиационной опасности и доступную для использования.

Таким образом, на землях, выведенных по причине радиоактивного загрязнения из сельскохозяйственного оборота, предлагается проводить лесохозяйственное освоение в один этап - сразу, начав с этапа создания древесных насаждений. Густоту посадки главных лесных древесных пород определяют в зависимости от условий произрастания - класса бонитета через диаметр крон в средневозрастном насаждении, которое должно быть выращено на данном участке. От класса бонитета и возраста зависят ростовые характеристики деревьев: диаметр крон, высота, диаметра ствола на высоте груди (Общесоюзные нормативы для таксации лесов. Загреев В.В., Сухих В.И., Швиденко А.З., Гусев Н.Н., Мошкалев А.Г. Москва, «КОЛОС», 1992. - 495 с. [5]).

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 изобретения критериям «новизна» и «изобретательский уровень». Применение в предлагаемом способе общеизвестных видов и пород растений, использование промышленно освоенных технологических приемов (посадка растений) позволяют признать изобретение «промышленно применимым».

Реализация способа позволяет ускорить процесс освоения загрязненных земель, предотвратить распыление загрязненной радионуклидами почвы, снизить пожарную и радиационную опасность, получить к возрасту спелости насаждения ценную древесину, безопасную для использования.

Способ осуществляют следующим образом.

Проводят обследование участка, загрязненного радионуклидами. По результатам обследования определяют почвенно-климатические условия лесопроизрастания, класс бонитета для высаживаемой породы.

Затем для выбранной породы устанавливают диаметр кроны в средневозрастном насаждении.

Например, диаметр (D_кb) кроны дуба в средневозрастном насаждении (40 лет) установленный опытно-аналитическим путем и для различных классов бонитета составляет: Iб - 2,5 м; Iа - 2,3 м; I - 2,0 м; II - 1,8 м.

По формуле: N_b≥10000/D_кb вычисляют расчетное количество (N_b) высаживаемых растений (штук на га).

При посадке дуба для участков земель с различными классами бонитета это количество составит, не менее: Iб - 3993 шт.; Iа - 4393 шт.; I - 4881 шт.; II - 5688 шт., т.е. округленно: Iб - 4000 шт.; Iа - 4500 шт.; I - 5000 шт.; II - 6000 шт.

Сеянцы дуба высаживают одновременно с обработкой почвы в предзимний период до устойчивых морозов в период начала формирования ]снежного покрова, до начала промерзания почвы.

Агротехнических уходов можно не проводить, поэтому наибольшего эффекта одноэтапный способ освоения достигает на землях средней и более высокой степени загрязненности цезием-137, на которых проведение лесохозяйственных операций ограничено, т.к. они связаны с экологическими рисками. Предложенный способ обеспечивает формирование экологически устойчивых лесных фитоцензов высокой производительности и низкой природной горимости с минимум лесоводственных уходов (рубок ухода) или без их проведения вплоть до возможной заготовки древесины в этих насаждениях.

Источники информации:

1. Постановление Правительства РФ от 25 декабря 1992 г. №1008 "О режиме территорий, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие катастрофы на Чернобыльской АЭС" (с изменениями и дополнениями).

2. Руководство по применению контрмер в сельском хозяйстве в случае аварийного выброса радионуклидов в окружающую среду. IAEA-TECDOC-745 ISSN 1011-4289, МАГАТЭ, Вена, 1994, 104 с.

3. Белоусов А.А. Культуры сосны обыкновенной (Pinussylvestris L.) целевого назначения на вышедших из-под сельскохозяйственного пользования землях в условиях лесного Среднего Заволжья: Автореф. дис. на соискание уч. ст. канд. с.-х. наук. - Йошкар-Ола, 2015, 24 с.

4. A01G 23/00 Патент №2078498 (Заявка 93040669/13, 1993.08.10) Авторы: Ячменев М.С., Мореев В.П., Булгаков Н.К. Патентообладатель: Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства. Опубликовано: 1997.05.10 - прототип.

5. Общесоюзные нормативы для таксации лесов. Загреев В.В., Сухих В.И., Швиденко А.З., Гусев Н.Н., Мошкалев А.Г. Москва, «КОЛОС», 1992. - 495 с.

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству. Предложен способ лесохозяйственного освоения загрязненных радионуклидами земель, включающий освоение не покрытых лесом и исключенных из сельскохозяйственного использования земель путем посадки лесных древесных растений для образования лесного древостоя, густоту посадки которых определяют через параметры крон в средневозрастном насаждении. При этом лесохозяйственное освоение производят в один этап путем посадки дуба черешчатого. Количество высаживаемых деревьев устанавливают в зависимости от класса бонитета по формуле: N_b≥10000/D_кb, где N_b - количество высаживаемых деревьев на участке с определенным классом бонитета не менее, шт./га, D_кb - диаметр крон деревьев в средневозрастном насаждении на участке с определенным классом бонитета, м. Диаметр кроны дуба черешчатого в средневозрастном насаждении по классам бонитета принимают равным: Iб - 2,5 м; Iа - 2,3 м; I - 2,0 м; II - 1,8 м, а его посадку осуществляют одновременно с обработкой почвы в предзимний период до устойчивых морозов в период начала формирования снежного покрова. Способ обеспечивает формирование экологически устойчивых лесных фитоценозов высокой производительности и низкой природной горимости с минимум лесоводственных уходов.

Способ лесохозяйственного освоения загрязненных радионуклидами земель, включающий освоение не покрытых лесом и исключенных из сельскохозяйственного использования земель путем посадки лесных древесных растений для образования лесного древостоя, густоту посадки которых определяют через параметры крон в средневозрастном насаждении, отличающийся тем, что лесохозяйственное освоение производят в один этап путем посадки дуба черешчатого, при этом количество высаживаемых деревьев устанавливают в зависимости от класса бонитета по формуле

N_b≥10000/D_кb,

где N_b - количество высаживаемых деревьев на участке с определенным классом бонитета не менее, шт./га,

D_кb - диаметр крон деревьев в средневозрастном насаждении на участке с определенным классом бонитета, м,

при этом диаметр кроны дуба черешчатого в средневозрастном насаждении по классам бонитета принимают равным: Iб - 2,5 м; Iа - 2,3 м; I - 2,0 м; II - 1,8 м, а его посадку осуществляют одновременно с обработкой почвы в предзимний период до устойчивых морозов в период начала формирования снежного покрова.