Способ рекультивации песчаных земель

Способ рекультивации песчаных земель

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиорации, и может использоваться для создания плодородного слоя на слабогумусированных песчаных почвах с целью повышения их плодородия и сельскохозяйственного использования, снижения ветровой эрозии или создания рекреационных зон.

Известен способ рекультивации - восстановления земель под сельскохозяйственные угодья, используемого на Приднепровском буроугольном бассейне, заключающийся в планировке поверхности отвалов и нанесении почвенного слоя мощностью 0,5-1,1 м (Полищук А.К. и др. Техника и технология рекультивации на открытых разработках. - М.: Недра, 1977, стр.38).

Недостатком известного способа является низкая эффективность, обусловленная большими затратами на практически полное восстановление плодородного слоя при необходимости доставки больших объемов почвы и разравнивания ее по заранее распланированной поверхности.

Известен способ рекультивирования нарушенных земель, использованный на территории Рейнского буроугольного бассейна (ФРГ), включающий доставку и распределение по площади лессовидных суглинков с помощью отвалообразователей или за счет транспортирования по трубопроводам, высев люцерны, через три года после образования перегноя и азота проведение вспашки и внесение удобрений с высевом зерновых культур (Полищук А.К. и др. Техника и технология рекультивации на открытых разработках. - М.: Недра, 1977, стр.43).

Недостатком известного способа является низкая эффективность, обусловленная большими затратами на полное восстановление плодородного слоя при необходимости доставки лессовидных суглинков, распределения их и разравнивания, а также большой продолжительностью рекультивации земель.

Известен способ рекультивации отвала серосодержащих пород буроугольного карьера в ГДР, заключающийся в предварительной планировке отвала для предотвращения водной эрозии, внесении буроугольной золы и извести, в крестообразной вспашке и бороновании, в дождевании разбавленными сточными водами (Полищук А.К. и др. Техника и технология рекультивации на открытых разработках. - М.: Недра, 1977, стр. 39).

Недостатком известного способа является низкая эффективность, обусловленная большими затратами на полное восстановление плодородного слоя при необходимости доставки буроугольной золы, распределении и разравнивании, а также затратами на организацию и проведение орошения сточными водами, что целесообразно только при наличии в относительной близости от объекта рекультивации станции по обработке сточных вод.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ окультуривания минеральных почв низкого естественного плодородия с небольшим гумусовым горизонтом (менее 15-17 см), включающий первичную обработку - узкозагонную безотвальную вспашку с нарезкой водоотводных борозд и разрыхлением подстилающего слоя, расчистку пересечений и устьев, с внесением извести и органических удобрений, гребневание озимых культур с оправкой пересечений и устьев вручную или гребневание при предпосевной обработке (Емельянова И.М. и др. Рекомендации по окультуриванию и сельскохозяйственному использованию мелиорируемых земель в нечерноземной зоне РСФСР. - Ленинград: из-во СевНИИГиМ, 1978, стр. 7-18, табл. 7).

Недостатком известного способа является низкая эффективность использования способа при окультуривании слабогумусированных легких песчаных земель, поскольку не предусматривается активных мероприятий, повышающих содержание органики в почвенном слое.

Задачей изобретения является создание нового способа рекультивации слабогумусированных песчаных или других минеральных грунтов, обеспечивающего возможность регулирования содержания гумуса и создания плодородного слоя в короткие сроки за счет использования органосодержащих компонентов и активизации почвенных процессов микробиологическими препаратами, вносимыми по оси формируемых гребней, для последующего сельскохозяйственного использования земель, выведенных из оборота в результате промышленного освоения территории, для снижения ветровой и водной эрозии или создания рекреационных зон.

Указанная задача решается следующим образом.

В известном способе рекультивации песчаных земель, включающем внесение извести и органических удобрений в обедненную гумусом почву и гребневание при предпосевной обработке, при этом гребневание проводят после того, как на поверхность создаваемой почвы наносят слой кольматанта общим объемом не менее 20% объема пор формируемого плодородного слоя, органические удобрения вносят в виде измельченных растительных и (или) других форм в количестве до 40% объема гребней путем распределения их в бороздах между гребнями, проводят развалку ранее сформированных гребней с заделкой органики и с одновременным внесением биологически активного препарата, способствующего быстрому перегниванию органики, через 30-40 суток вновь вносят органику и проводят переформирование гребней с одновременным орошением измельченной органики биологически активным препаратом и высевом семян культурных растений.

Отличительными от прототипа признаками являются:

- гребневание проводят после того, как на поверхность создаваемой почвы наносят слой кольматанта;

- наносят слой кольматанта общим объемом не менее 20% объема пор формируемого плодородного слоя;

- органические удобрения вносят в виде измельченных растительных и (или) других форм в количестве до 40% объема гребней путем распределения их в бороздах между гребнями;

- проводят развалку ранее сформированных гребней с заделкой органики и с одновременным внесением биологически активного препарата, способствующего быстрому перегниванию органики;

- через 30-40 суток вновь вносят органику и проводят переформирование гребней с одновременным орошением измельченной органики биологически активным препаратом и высевом семян культурных растений.

Гребневание проводят после того, как на поверхность создаваемой почвы наносят слой кольматанта, что позволяет после неоднократного перемешивания уменьшить проницаемость песчаного грунта и предотвратить активный вынос органического вещества, образующегося в перерабатываемом слое, при промывном режиме фильтрации в случае выпадения большого количества осадков.

Наносят слой кольматанта общим объемом не менее 20% объема пор формируемого плодородного слоя, что позволяет при общей пористости песчаного грунта до 17-30% достичь необходимой степени уменьшения проницаемости этого грунта и исключить вынос органического вещества.

Органические удобрения вносят в виде измельченных растительных и (или) других форм в количестве до 40% объема гребней путем распределения их в бороздах между гребнями, что обеспечивает накопление в образующемся почвенном слое достаточного количества гумуса до 2-4% в короткие сроки.

Проводят развалку ранее сформированных гребней с заделкой органики и с одновременным внесением биологически активного препарата, способствующего быстрому перегниванию органики, что обеспечивает концентрированно органики в центральной части вновь формируемых гребней и быструю переработку ее - менее чем за 30-40 суток.

Через 30-40 суток вновь вносят органику и проводят переформирование гребней с одновременным орошением измельченной органики биологически активным препаратом и высевом семян культурных растений, что позволяет существенно увеличить содержание гумуса в образующемся плодородном слое до 7% и подготовить почву к активному сельскохозяйственному или рекреационному использованию в кратчайшие сроки - за 3-4 месяца.

Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: создания плодородного слоя в песчаном или другом минеральном грунте в короткие сроки для сельскохозяйственного использования, снижения ветровой и водной эрозии или создания рекреационных зон в районах разработки песчаных карьеров, также прибрежной нефтедобычи.

Пример промышленной применимости изобретения.

При организации прибрежной нефтедобычи на о. Сахалин в результате бурения и обустройства нефтяных скважин, выполнения грунтовой отсыпки вокруг этих скважин для обширных территорий (до 100-150 га) в соответствии экологическими требованиями необходима рекультивация земель и практически полное восстановление растительного покрова с целью предотвращения водной и ветровой эрозии. После предварительной планировки на поверхность наносят слой кольматанта общим объемом не менее 20% объема пор формируемого плодородного слоя (до 100-120 т/га). В качестве кольматанта используют органосодержащий материал, например торф или минеральный грунт, например суглинок, глину. Использование в качестве кольматанта торфа предпочтительнее, поскольку этот материал способен к набуханию при смачивании и при выпадении осадков наличие частиц торфа в порах песчаного грунта более эффективно предотвращает вынос формируемой органики. При этом для относительно равномерного распределения кольматанта по поверхности создаваемого почвенного слоя используют специализированную сельскохозяйственную технику, например машину для внесения твердых органических удобрений ПРТ-10 с шириной захвата 6...7 м и производительностью 60 т/ч. Внесение кольматанта и постепенное, в ходе обработки, перемешивание его с песчаным слоем позволяет при общей пористости песчаного грунта до 17-30% достичь необходимой степени уменьшения проницаемости этого грунта и исключить вынос органического вещества.

Гребневание проводят с помощью гребнеобразующих механизмов, например с помощью гребнеобразующей сеялки (а.с. СССР №946430, МКИ⁵ А 01 С 7/00, Б.И. №28), сеялки гребневой универсальной СТВ - 4 конструкции ФГУП ДальНИИГиМ, выпускаемой ОАО “Аскольд” (г. Арсеньев, Приморский край), или сеялки СГН-3,6 (модифицированный вариант), которые позволяют образовывать гребни высотой до 0,35 м и с расстоянием между осями 0,70-0,90 м.

В песчаном грунте гребни не обладают долговременной устойчивостью и в связи с этим органосодержащие компоненты в виде предварительно измельченных растительных и (или) других форм вносят сразу после формирования гребней. Измельчение сорной растительности может проводиться на месте ее заготовки с помощью измельчителя. С этой же целью могут использоваться отходы деревообрабатывающей промышленности (стружки, опилки), морские водоросли и отходы рыбопереработки, если они имеются в месте проведения работ по рекультивации земель. Органосодержащие компоненты вносят в количестве до 40% объема гребней путем распределения ее в ложбинах между гребнями, что обеспечивает накопление в образующемся почвенном слое достаточного количества гумуса (до 3-4%) в короткие сроки.

После внесения органосодержащих компонентов проводят развалку ранее сформированных гребней и формируют новые гребни с помощью гребнеобразующих механизмов, чем обеспечивается заделка органики. Формирование новых гребней проводят с одновременным внесением ферментирующего биологически активного препарата. При повышенной кислотности почвы перед развалкой ранее образованных гребней по гребневой поверхности поля разбрасывается известь или вносится одновременно с формированием вновь образуемых гребней через туковысевающие аппараты гребневых сеялок, например сеялки СГН-3,6.

Ферментирующий микробиологический препарат предварительно приготавливают, например, с применением эффективных микроорганизмов “Кюсей-ЭМ1” (Эффективные микроорганизмы: практические рекомендации по применению продукции серии ЭМ / сост. Северина В.Я., Адаменко Л.Я. // Приморский ЭМ-центр. - Владивосток, 2002, стр. 11). Указанный препарат в пропорции 1:500-1:1000 разводят водой, помещают в рабочую емкость навесного опрыскивателя, например ОН-600-12, выпускаемого ОАО “Аскольд” (г. Арсеньев, Приморский край), и вносят непосредственно в зону, в которой во вновь образующихся гребнях сконцентрированы органосодержащие компоненты, до момента завалки этой зоны слоем песчаного грунта. С этой целью торцы трубопроводов подачи ферментирующего микробиологического препарата из рабочей емкости навесного опрыскивателя выводят перед высевающими аппаратами сеялки. Внесение ферментирующего микробиологического препарата способствует быстрому, менее чем за 30-40 суток, перегниванию органосодержащих компонентов и накоплению гумуса в перерабатываемом слое песчаного грунта.

Через 30-40 суток в ложбины между гребнями вновь вносят органосодержащие компоненты и проводят переформирование гребней с помощью гребнеобразующей сеялки СГН-3,6 с одновременным орошением измельченной органики биологически активным препаратом и высевом семян культурных растений. Наиболее целесообразно высевать овес, что позволяет получить достаточно большой объем зеленой массы и при очередном переформировании гребней уже без дополнительного внесения органики существенно повысить содержание гумуса в искусственно образованном почвенном слое до 7%. В дальнейшем для предотвращения ветровой и водной эрозии целесообразно высевать такие кормовые культуры, как клевер, имеющий развитую корневую систему, или бахчевые культуры. При использовании земель в рекреационных целях целесообразно закреплять почву посадками кустарниковой и древесной растительности.

Для песчаных грунтов в условиях активного промышленного освоения территории характерно практически полное отсутствие гумуса, что существенно затрудняет рекультивацию и восстановление растительности использованием известных технологий. Предложенный способ рекультивации песчаных грунтов позволяет существенно увеличить содержание гумуса в искусственно образуемом плодородном слое и подготовить почву к активному сельскохозяйственному или рекреационному использованию в кратчайшие сроки - за 3-4 месяца.

Способ рекультивации песчаных земель, включающий внесение извести и органических удобрений в обедненную гумусом почву, гребневание при предпосевной обработке, отличающийся тем, что на поверхность создаваемой почвы наносят слой кольматанта общим объемом не менее 20% объема пор формируемого плодородного слоя, проводят гребневание, органические удобрения вносят в виде измельченных растительных и (или) других форм в количестве до 40% объема гребней путем распределения их в бороздах между гребнями, проводят развалку ранее сформированных гребней с заделкой органических удобрений и с одновременным внесением биологически активного препарата, способствующего быстрому перегниванию органических удобрений, через 30-40 суток вновь вносят органические удобрения и проводят переформирование гребней с одновременным орошением измельченной органики биологически активным препаратом и высевом семян культурных растений.