Результат интеллектуальной деятельности: Способ лесной рекультивации песчаных карьеров

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

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

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.

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.

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.