СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к восстановлению плодородия почвы, рекультивации малоплодородных земель, нарушенных при проведении трубопроводов и других земляных работ, связанных с перемещением грунтов путем проведения биомелиорации с использованием осадков сточных вод и однолетних фитомелиорантов.

Известен способ рекультивации нарушенных земель с использованием минерально-органической смеси на основе глауконита (патент RU 2005139100, опубликован 20.07.2007), которая состоит из глауконита 20-90%, биокомпоста 80-10%, свободноживущих азотофиксирующих и фосфатмобилизирующих микроорганизмов. Недостатком метода следует считать сложность и длительность приготовления минерально-органической смеси, а также высокозатратность процесса рекультивации.

Известен способ восстановления нарушенных земель при разработке полезных ископаемых (патент RU №2289695, опубликован 20.12.2006) с применением засыпки плодородным грунтом с последующим применением многолетних трав. Недостатком метода является низкое плодородие получаемого пахотного верхнего слоя и высокие затраты на рекультивацию.

Известен способ восстановления нарушенных земель при открытой разработке полезных ископаемых (патент RU №2444628, опубликован 10.03.2012) с применением отходов металлургической промышленности в сочетании с органическими удобрениями, сапропеля или торфа и путем компостирования бурта с биопродуктивной смеси в течение 9 месяцев. Недостатком способа является сложность и длительность приготовления биопродуктивной смеси и высокая стоимость работ.

Известен способ повышения плодородия смытых южных черноземов путем внесения осадков сточных вод под многолетние травы (Д.А.Уполовников, Система фитомелиорации черноземов южных и каштановых почв Поволжья, дисс. на соиск. уч. ст. д. с.-х. н., Саратов, 2012).

Осадки сточных вод вносятся после уборки предшественника под основную обработку почвы.

Данный способ непригоден для рекультивации земель, нарушенных при строительстве и прокладке трубопроводов, где резко снижено плодородие за счет перемешивания с нижними горизонтами и повышенным солесодержанием. Недостатком способа является то, что при нарушении плодородия почвы при проведении земляных работ часть нижнего слоя почвы, со значительным количеством непитательных солей, попадает в верхние горизонты, что заметно снижает всхожесть многолетних бобовых и злаковых трав, которые используются в качестве мелиорации. Повышенное содержание солей резко снижает фитомелиоративную роль многолетних трав (люцерна, эспарцет и др.).

Известны приемы возделывания перспективных видов дикорастущих растений семейства маревых (Chenopodiaceae), таких как лебеда копьевидная, лебеда разносемянная, лебеда красивоплодная, лебеда мелкоцветковая и лебеда садовая с использованием их на кормовые цели. Все указанные виды маревых дают хороший сбалансированный урожай зеленой массы, прекрасно поедаемы скотом и имеют сбалансированный химический состав, а также не представляют экологической опасности аборигенной флоре (Виноградова Ю.В., Куклина А.Г. Ресурсный потенциал инвазивных видов растений. - М.: ГОСТ, 2012).

Недостатком способа является то, что выращиваемые виды маревых используются только на кормовые цели, в вышеуказанном способе и не применяются для улучшения нарушенных почв.

Известно применение дикорастущих видов семейства маревых (Chenopodiaceae) для кормовых целей. (Маевский В.В., Горбунов B.C., Зайцев Л.И., Рахматзода Ф.А. Опыт интродукции дикорастущих видов семейства маревых для кормовых целей/Сборник статей Международной научно-практической конференции, посвященной 126-й годовщине со дня рождения академика Н.И. Вавилова и 100-летию Саратовского ГАУ. - 2013. - С. - 64-66), (Моевский В.В., Назарова Н.В., Бояков М.Х. Перспективные виды естественной флоры Нижнего Поволжья для кормопроизводства/ Материалы международной научно-практической конференции. Проблемы рационального использования растительных ресурсов. - 2004. - С. 100-101). При этом все испытанные виды растений семейства маревых (Chenopodiaceae) могут быть рекомендованы как перспективные растения для интродукции в засушливых регионах страны.

Недостатком способа является то, что выращиваемые виды маревых используются только на кормовые цели в вышеуказанном способе и не применяются для улучшения нарушенных почв.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ мелиорации солонцов (патент №2581672, опубликован 20.04.2016), включающий внесение сухих осадков сточных вод с последующей заделкой их в почву и посевом бобовых многолетних трав, таких как люцерна и эспарцет. Норма внесения осадков сточных вод в данном способе составляет 50-150 т/га в зависимости от содержания обменного натрия в почве.

Недостатком способа является то, что многолетние бобовые - люцерна, донник, эспарцет - плохо произрастают на малоплодородных, нарушенных почвах с высоким содержанием легкорастворимых солей, поднятых с большей глубины почвогрунта, и не дают максимального выхода зеленой массы для последующей запашки ее в почву. Данный способ мелиорации солонцов непригоден для рекультивации нарушенных земель при прокладке трубопроводов, так как многолетние и злаковые травы плохо произрастают при засолении почвы.

Технической задачей изобретения является восстановление плодородия почв, нарушенных при строительстве и прокладке трубопровода.

Техническим результатом является улучшение водно-физических свойств почвы, снижение содержания в ней солей за счет выноса их однолетним фитомелиорантом, повышение содержания гумуса и питательных веществ NPK в почве и повышение урожайности последующих культур.

Техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что в известном способе рекультивации нарушенных земель, включающем осеннее внесение осадков сточных вод с нормой внесения 50-150 т/га, заделку их в почву и последующий посев фитомелиоранта, отличающийся тем, что осадки сточных вод заделываются в почву на глубину 18-20 см, в качестве фитомелиоранта используются растения однолетнего солеустойчивого фитомелиоранта из семейства маревых (Chenopodiaceae), а фитомелиорант скашивается до осеменения растений, измельчается и запахивается на глубину 18-20 см.

Отличие заявляемого способа от прототипа заключается в том, что в качестве фитомелиорантов использовалась высокоустойчивая кормовая культура из семейства маревых (Chenopodiaceae): лебеда разносемянная (Atriplex micrautcha), которая в отличие от многолетних бобовых трав, таких как люцерна и эспарцет, лучше переносит повышенное засоление почвы, интенсивнее растет и развивается и оставляет большее количество зеленой массы для последующей фитомелиорации. Посевы данной культуры безвредны для аборигенной флоры и являются кормовыми культурами и могут быть поедаемы скотом без нанесения ему вреда.

Осадки сточных вод, вносимые в почву перед посевом фитомелиоранта, необходимо применять в дозах 50-150 т/га. Осадки городских сточных вод содержат органического вещества 21,0% при зольности - 51,7-64,1%; азота 4,5%, из которого 50% аммиачного; доступного фосфора - 1,4%, из которого легкоусваиваемого - 0,61%; K₂O - 0,7%, а также СаО - 15-20 мг-экв. на 100 г почвы и MgO - 10-33 мг-экв. на 100 г почвы.

В состав осадков сточных вод входят: свинца - 126 мг/кг; кадмия - 13-21 мг/кг; цинка - 343-460 мг/кг; меди - 329-470 мг/кг; хрома - 300-581 мг/кг; марганца - 182-364 мг/кг; мышьяка - 1,9-3,8 мг/кг; ртути – 0,30-0,36 мг/кг.

Кроме того, содержатся такие микроэлементы, как Zn - 22,1 мг/кг, Cu - 5,78 мг/кг, Mn - 16,8 мг/кг.

Способ применяется локально на участках с нарушенным строением почвенного покрова в результате проведения работ по закладке трубопровода, где почвенные горизонты перемешаны, нижние неплодородные слои почвы подняты наверх, из-за чего сельскохозяйственные культуры плохо растут, развиваются и дают низкий урожай.

В качестве фитомелиоранта может выступать лебеда копьевидная (Atriplex calotheca), или лебеда разносемянная (A. micrautcha), или лебеда красивоплодная (A. calotheaca), или лебеда мелкоцветковая (A. micrantcha), или лебеда садовая (A. nitens).

Способ осуществляется следующим образом. Осенью по поверхности поля разбрасываются осадки сточных вод навозоразбрасывателем или разбрасывателем удобрений с последующей заделкой их запашкой обычным плугом на глубину 18-20 см, например используют навозоразбрасыватели типа или ПРТ-10 или разбрасыватели удобрений типа РУ-7000. Посев фитомелиоранта, например лебеды разносемянной (Atriplex micrautcha), проводится весной после боронования по мере прогревания почвы. Фитомелиорант скашивается до осеменения растений, измельчается и запахивается на глубину 18-20 см обычным плугом. На следующий год данные операции повторяются. Так как растения семейства маревых (Chenopodiaceae) дают большое количество биомассы по сравнению с использованием в качестве фитомелиорантов растений семейства бобовых и злаковых, на рекультивированном участке можно высевать сельскохозяйственные культуры уже после двух лет применения в качестве фитомелиоранта растений семейства маревых (Chenopodiaceae).

Рекультивация нарушенных земель заявляемым способом значительно сокращала период рекультивации при одновременном улучшении агрохимических свойств почвы.

Содержание макроэлементов в слое почвы 0-0,3 м при внесении различных доз осадков сточных вод и выращиванием фитомелиоранта семейства маревые (Chenopodium) в течение двух лет представлено в таблице 1.

В таблице 2 вариант «Фон» представляет собой поле с ненарушенным строением почвы, используемое для выращивания сельскохозяйственных культур. Контрольный вариант «К.» - это поле с нарушенным строением почвенного покрова, на котором проводились работы по закладке трубопровода, данное поле требует проведения мероприятий по рекультивации. Если на контрольном варианте с нарушенным слоем почвы количество органического вещества составляло 2,32%, то при рекультивации земли с внесением ОСВ 150 т/га оно повысилось до 2,92%, а при дозе 150 т/га - 3,65%.

Учет зеленой массы проводится прямым взвешиванием всей зеленой массы с пробных площадок размером 2×2 м при наступлении укосной спелости. Урожай определяется по пробному снопу зеленой массы, который помещают в марлевый мешок, немедленно взвешивают и подвешивают для просушки в хорошо проветриваемом помещении (под навесом) без доступа прямого солнечного света. Пробу высушивают до постоянного веса воздушно-сухой массы, с последующим определением воздушно-сухой массы в кг, с дальнейшим пересчетом на площадь 1 га.

Результаты расчетов выхода зеленой массы при использовании в качестве фитомелиорантов растений семейства маревых, люцерны и эспарцета приведены в таблице 2.

Применение осадков сточных вод повышает выход зеленой массы.

Внесение 100 т/га ОСВ увеличивает урожайность зеленой массы вида маревых (Chenopodium) до 42,1 т/га, люцерны - до 15,1 т/га и эспарецета - до 12,7 т/га. При внесении 150 т/га количество зеленой массы растений вида маревых (Chenopodium) повышается до 60,6 т/га, люцерны - до 16,2 т/га и эспарцета - до 14,1 т/га.

Из таблицы 2 видно, что наибольшую прибавку зеленой массы при внесении ОСВ дают растения вида маревые (Chenopodium), прибавка составляет от 35,8 т/га до 54,3 т/га. Люцерна и эспарцет слабее реагируют на применение ОСВ. Прибавка составляет в пределах 8-10 т/га.

При внедрении предлагаемого способа затраты на рекультивацию составляли 64,3 тыс. руб./га, что в три раза ниже, чем при использовании приемов фитомелиорации, описанных в работе Д.А. Уполовникова «Система фитомелиорации черноземов южных и каштановых почв Поволжья, дисс. на соиск. уч. ст. д. с.-х. н., Саратов, 2012», в которой затраты на рекультивацию составляли 203,9 тыс. руб./га.

Внесение ОСВ в дозе 50 т/га повышает плодородие нарушенных земель. Содержание гумуса повышается с 2,32 до 2,41% при фоновом уровне 2,52%. Внесение повышенных доз осадков сточных вод способствует увеличению гумуса до 2,65 т/га, то есть до фонового уровня.

При применении осадков сточных вод и выращивании растений вида Chenopodium мелиоративный период сокращается до 1-2 лет.