Способ рекультивации земель Советский патент 1992 года по МПК A01B79/02 

(Л

С

Использование: рекультивация карьерных выработок, низкоплодородных естественных и бесплодных почв. Сущность изобретения: на подлежащем рекультивации участке укладывают снизу вверх последовательно пустую породу, обладающую высоким коэффициентом фильтрации, водоупорный слой из глин, в качестве потенциально-плодородной почвы - палеопочву, почву пахотного горизонта, затем пульпу из осадочных приречных почв, ила, сапропеля и компост с минеральными добавками. Сверху укладывают дерновый слой. В компост с минеральными добавками добавляют гумусосодержащие бактериальные и грибковые культуры, фиксирующие фосфор и азот, экстракты культур, планируемых к возделыванию, и вещества, переводящие соединения радиоактивных элементов в биологически усвояемую форму. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, касается технологии рекультивации земель и может быть использовано при возобновлении или повышении плодородия участков при рекультивации карьерных выработок, низкоплодородных естественных и бесплодных почв.

В земледелии при повышении плодородия почв, рекультивации участков с восстанавливаемым плодородием производят промывку, выращивание, заделку сидера- тов, обогащение пахотного слоя органическими и минеральными удобрениями.

Обычно практикуется повышение плодородия внесением в почву специально при- готовленного компоста с основным компонентом - навозом, предпочтительно подстилочным, сложнее - жидким, самотечным с комплексов путем поверхностного разбрасывания с последующей заделкотй в

-пахотный слой, в лучшем случае - с введением в компост дождевых червей.

Этот способ применим для повышения плодородия на возделываемых бедных почвах, но малоэффективен при рекультива ции бывших карьерных выработок и бесплодных участков из-за значительного недостатка массовых грунтовых материалов и нужного комплекса органических и минеральных материалов, Питательные вещества на таких поляХ7 0 собенно склоновых подвержены значительной эрозии, осо бенно на вымывание, недостает гумусооб- разующих бактериальных и грибковых культур, фиксирующих фосфор и азот, экстрактов планируемых ОозделШа нйкГкуль- тур, веществ, переводящих соединения радиоактивных элементов в биологически неусвояемую форму.

В США разработан и осуществляется способ компостирования на базе глубокой

v| со

ю ы

00

ы

подстилки, но он применяется в обычном земледелии и малоэффективен при рекультивации. Питательные вещества такого компоста в почве не обладают пролонгированным действием и комплексностью необходимых элементов, недостаточны по массе почвенного материала. Способ более применим на равнинных, уже возделываемых полях при повышении их плодородия.

Возделывание сельскохозяйственных культур на слоях речных осадков, полях с систематической пропиткой осадками разливов рек в древних Шумере, Египте, Маг- рибе и др. показал возможность получения выдающихся урожаев даже в условиях пустынного климата.

Недостатком этого способа является использование только естественных осадочных материалов при орошении в долинах рек, особенно в их дельтах при ежегодной повторяемости этих природных, улучшаемых цивилизованной агротехникой явлений. При этом в корнеобитаемом слое не достает структурообразующих и многих других материалов. Он не выполнялся на возвышенных и склоновых полях.

Известен способ повышения плодородия почв обогащением их сапропелем - специально добываемым и вывозимым на поля озерным илом.

Способ имеет ряд недостатков: сложно,- сть экскаваторной добычи, необходимость длительной промежуточной выдержки с аэрацией для обезвреживания в буртах, перегрузок, транспортирование мобильными агрегатами, сложное внесение, необходимость в ряде дополнительных компонентов, разрыв технологии по трем объектам (озеро, площадка буртовая, поле внесения), слабое удержание питательных веществ в обогащенной сапропелем почве.

Известен способ рекультивации мерге- левых карьеров путем рыхления верхнего слоя, планировки, добавки фосфатшлаков, органических удобрений, промежуточного выращивания рапса и других пионерных культур с запахиванием всей массы.

Недостатком этого способа является оставление в пахотном слое основы из минерального сырья (добывавшегося полезного ископаемого, в данном случае мергеля с огромнейшим избытком магния), не являющегося почвой, а скорее балластом. Это требует очень длительного времени на восстановление плодородия,

Цель изобретения - повышение эффективности рекультивации за счет увеличения мощности корнеобитаемого слоя и пролонгированного его плодородия, а также повышение эрозиеустойчивости,

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Для осуществления предлагаемого способа рекультивации земель имеются следующие объекты.

В основном цельном грунте 1 в понижении водной долины размещено русло реки 3

0 (озеро, пруд, лиман и т.п.) с большим запасом высокоплодородных осадков 2 (озерного сапропеля и др.). В водоеме 3 (естественном или искусственно возведенном) смонтирован и действует земснаряд А,

5 Для забора иловодяной пульпы земснаряд 4 оснащен специальным агрегатом 5. Между земснарядом 4 и заполняемым чеком 7 проложен пульпопровод 6. На участке рекультивации выполнены чеки 7. При рекуль0 тивации по днищу 22 карьера после выработки слоя полезного ископаемого 20 может быть дренажный слой пустой породы 19. При необходимости сверху слоя 19 может быть выполнен слой глиняной пульпы

5 21 как гйдрозамок для исключения подъема вредных фильтраций в вышележащую почву (16, 17, 18), Поверх слоев 19 и 21 лежат слой палеопочвы 18 и пахотный слой 17. В слой 17 поля включается субстрат с компостом

0 (из объектов: животноводческая ферма 12, навозный двор 13, блок дозаторов дополнительных компонентов 14), образуя временный слой 11 в чеке 7. Сюда же может быть подана иловая пульпа из насосов 2, Сверху

5 уложена дернина 16. Чеки 7 могут быть размещены ниспадающим к водоему 3 каскадом. Один каскад чеков 7 от другого отделен защитным валом 9.

Боковины вала 9 выполнены из почвы

0 слоя 1 при планировке чеков 7, при необходимости покрываются слоем дернины 16 при величине наклона боковин, соответствующей углу естественного откоса почвы 1 с одернением, Плоская горизонтальная по5 верхность вала 9 занята лесополосой 15 с многолетними травами (или обсаженной с обеих сторон полевой дорогой). Для выпуска избыточной воды после выпадения ила 2 из пульпы на валу 9 чека 7 выполнено

0 регулируемое перепускное устройство 10,

Способ рекультивации земель (в том числе и при возврате в землепользование выработанного карьера) осуществляется следующим образом,

5 Поставленная цель достигается тем, что в ряде слоев с разными материалами вводится специально приготовленный на базе компоста органо-минеральный субстрат, производимый на компостной площадке животноводческой фермы по известному

способу (см. чертеж, поз. 13), с введением в увлажненный субстрат до компостирования цеолитов в таком количестве, чтобы ионным обменом были связаны ионы тяжелых металлов и радиоактивных веществ (Ph241, Am241 и др.), вещества Биомос для дезактивации почвы и воды (в том числе - связывания радиоактивного стронция)13; 14; аммонийно-железистого гексацианофосфа- , - введение в компост азотофиксирую- щих бактерий (ризотофрин, ризобин, азотобактер и др. суперфосфата (20...30 кг/т), предотвращающего излишние потери азота 16, - введение в компост гумусообразую- щих грибковых культур (образующих также сложные органические азотоудерживаю- щие и фосфороудерживающие соединения (до 20 кг/т) 18J, - введение растительных экстрактов планируемых к возделыванию культур (при выемке компоста) и в первую очередь пионерных окультуривающих - люпина, рапса (индикатор плодородия 20), гречихи, донника белого, люцерны, сераделлы, горчицы, масличной редьки и др.).

С фермы 12 жиженавозная масса подается в навозохранилище 13. Перед этим траншея заполняется минеральным комплексом 1. После полной пропитки жижена- возной массой субстрата в него добавляют комплекс компонентов и компостируют 1. В готовый компост при выгрузке из блока дозаторов 14 вводятся культуры дождевых червей, азото- и фосфорофиксирующих бактерий и грибков, растительных экстрактов планируемых к возделыванию культур (при рекультивации бесплодных участков - в первую очередь пионерных культур).

Подлежащее рекультивации поле разбивается на горизонтальные чеки 7, по периферии защищенные валами 9. Чеки 7 располагаются ниспадающим каскадом в сторону долины водоема 3 (реки, ручья, озера, лимана, пруда и т.п.).

При наличии в данной зоне горнорудного предприятия, ведущего вскрытые карьер- ные разработки, на месте которого понадобится рекультивация (после завершения добычи полезного ископаемого) для введения этих площадей в сельскохозяйственный оборот сперва (до начала добычи полезного ископаемого) снимают дерновой (или верх пахотного слоя) слой 16 и складируют отдельно в бурт 16с соответствующей маркировкой, Затем снимается основной пахотный слой 17, также складируемый в отдельные, соответственно маркированные, бурты 17. Затем ведется выемка цельного грунта 19 (обладающего определенным плодородием). Из него тщательно выбирается палеопочва 18, залегающая пластами или линзами, и укладывается в отдельные бурты 18 В отдельные отвалы складируется пустая порода (неплодородная или с очень низким плодородием).

5После завершения разработки полезного ископаемого (слой 20) начинается рекультивация. Днище карьера 22 покрывается рыхлой пустой породой 19, при необходимости (опасности подъема вредных растворов

10 в плодородные слои) подается глиняная пульпа для гидрозамка 21. Поверх слоя 21 укладывается палеопочва 18, затем пахотный слой 17. В пахотный слой 17 вводится компост с минеральным субстратом 1 и

15 добавками 14. Последним сверху укладывается дерновой слой (самый богатый гумусом) 16.

При наличии в зоне водоема 3 запасов иловых осадков (в озересапропеля) ведется

0 их добыча земснарядом 4. При помощи рабочего органа (роторно-шнековый агрегат 5) земснаряда 4 и с водой перемешаются и по пульпопроводу 6 подаются в огражденный валом 9 чек 7 на пахотный слой 17, Избыток

5 воды (после осаждения из пульпы ила) стекает в соседний ниже по каскаду чек 7 через регулируемое водовыпускное отверстие (устройство 10). Перенос пульпопровода 6 осуществляется последовательно от верхнего к

0 нижнему чеку 7.

Вал 9 чека 7 широкий, достаточный для высадки на нем полосы зеленых насаждений 15. Они задерживают 60...90% питательных веществ, которые водной эрозией

5 могли бы быть унесены с поля. При необходимости на валу 9 может прокладываться . , полевая дорога, обсаженная с обеих сторон деревьями и зеленым газоном. Вал 9 с зелеными насаждениями 15 служит рекреацион0 ной зоной, гнездилищем полезных птиц и насекомых, защищающих урожай, опыляющих растения.

Выемка плодородного ила 2 в долине водоисточников 3 ведется не до основного

5 цельного грунта 1, если он не является плодородной почвой,а с оставлением биологически необходимого слоя. В случае, если цельный грунт 1 является плодородным (многовековые накопления смывов с полей

0 - палеопочва 18), он может выниматься и подаваться на поле по технологии, подобной рекультивации выработанного карьера.

При значительной крутизне склона ре- 5 культивируемых участков передний откос вала 9 чека 7 может забутовываться каменной стенкой 23. Это позволит увеличить крутизну ската вала, уменьшить его ширину, увеличив возделываемую зону чека 7 (или террасы).

Способ рекультивации земель с применением компоста с минеральным многоком- понентным комплексом длительного плодородия (ИКС) с включением в пахотный слой речного ила (или озерного сапропеля), почвенных насосов с долин водоемов, пале- опочв из карьерной вскрыши позволяет создавать глубокий плодородный слой с быбтр ым окультйвированием, введение дезактивирующих, микробиологических, гриб- ковых добавок позволяет получать биологически чистую продукцию, более эффективно использовать NPK и другие макро- и микропитательные вещества. Защита участков полы - чеков - валами с лесопосадка- служит рекреационными зонами, значительно снижающими смыв питательных веществ, а выбор пород (облепиха, орех, черешня, вишня, алыча, слива и т.п.) позволяет увеличить сбор ценных продуктов питания и помогает биизчщите урожая. Пролонгированное действие комплекса ИКС в компосте и сапропеле позволяет в 3...7 раз реже производить удобрение полей.

Формула изобретения

вверх дренажного слоя из материала с высоким коэффициентом фильтрации, водоупорного слоя из глин, потенциально-плодородной и дерновой почвы сверху, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности рекультивации за счет увеличения мощности корнеобитаемого слоя и пролонгированного его плодородия, а также повышения эрозиоустойчивости, в качестве материала с высоким коэффициентом фильтрации укладывают пустую породу, а в качестве потенциально-плодородной почвы на водоупорный слой последовательно укладывают палеопочву, почву пахотного горизонта и затем перед дерновым слоем-пульпу из осадочных приречных почв, ила, сапропеля и компост с минеральными добавками.

2. Способ по п. 1,отличающийся тем, что в компост с минеральными добавками добавляют гумусообразующие бактериальные и грибковые культуры, фиксирующие фосфор и азот, экстракты культур, планируемых к возделыванию, и вещества, переводящие соединения радиоактивных элементов в биологически неусвояемую форму.