Способ рекультивации нарушенных земель в бросовых рисовых чеках

Способ рекультивации нарушенных земель в бросовых рисовых чеках

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к технологиям восстановления плодородия почв путем высева семян местных и интродуцированных дикорастущих растений, обладающих средообразующей способностью из галофитов, мезогалофитов и ксерогалофитов.

Известен способ создания одновидового галофита в качестве фитомелиорирующей культуры посевом семян солодки голой Glycyrrhiza qlabra L. и Glycyrrhiza uralensis Fisch. на засоленных почвах (см. статью Н.З.Шамсутдинова. Семенное размножение солодки голой (Glycyrrhiza qlabra) и солодки уральской (G. uralensis) / Сб. науч. трудов: «Проблемы рационального природопользования природных зон Евразии» // Сост. и ред. В.П.Зволинского и Д.М.Хомякова. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 2000. - 416 с. - С.259-269).

Восстановление продуктивности засоленных земель, создание на их месте высокопродуктивных сельскохозяйственных биоценозов, вовлечение их в сельскохозяйственный оборот, улучшение мелиоративного состояния и повышение плодородия почв является важной задачей сельскохозяйственного производства. Эту задачу необходимо решать на нарушенных землях бросовых рисовых чеков использованием растений галофитов. Одной из них - солодкой голой, способной к формированию высокорослой, разветвленной надземной массы, потребляющей большое количество пресной воды, в т.ч. и минерализованной, обеспечивающей значительное испарение с листовой поверхности и снижение уровня грунтовой воды, способной произрастать на переувлажненной и подтапливаемой почве, в то же время своей густой растительностью, значительно сокращающей испарение влаги с поверхности рисового чека, препятствующей этим концентрации вредных солей в верхних горизонтах рисового чека. Все это способствует расселению корнеобитаемого горизонта в рисовом чеке. Для коренного длительного улучшения мелиоративного состояния почвы в рисовом чеке и почвенного плодородия избыточное количество соли необходимо удалять из пахотного горизонта выносом их с растениями. Именно расселение корнеобитаемого горизонта с помощью культур-галофитов способно рекультивировать нарушенные земли рисового чека экологически чистым и дешевым способом. К одним из особенно перспективных видов факультативных галофитов-биомелиорантов для эффективного освоения при рекультивации орошаемых земель относятся солодка голая и солодка уральская. Мелиоративный эффект солодки обуславливается способностью ее подземных органов к активной регенерации, устойчивостью растения к неблагоприятным условиям среды, общим высоким биологическим потенциалом.

Однако только одними растениями солодки невозможно рекультивировать рисовые чеки с высоким уровнем залегания грунтовой воды и ее минерализацией свыше 5 г/л.

Известен способ рекультивации нарушенных земель, включающий внесение на поверхность почвы отходов, вспашку и посев семян растений, в котором в качестве отхода химических производств используют шлам отход Березниковского содового завода в количестве 10-40 кг/м², причем после вспашки дополнительно вносят активный ил очистных сооружений Губахинского завода «Метафракс» в количестве 4-5 кг/м² с последующим посевом семян растений; шлам отход Березниковского содового завода содержит, мас.%:

Кальций (СаСО3)	79-97
Арагонит (СаСО3)	1-2
Дололит	до 1
Кварц	1-8
Вода	остальное

активный ил очистных сооружений Губахинского завода «Метафракс» содержит, мас.%:

Минеральные вещества	53-78
Органические вещества, в т.ч.	22-47
Общего азота	до 3,6
Фосфора	до 4,8

в качестве семян растений предпочтительно используют канареечник тростниковый, клевер луговой, люцерну посевную и пырей ползучий (см. RU, опубликованная заявка №2006142543 А, МПК А01В 79/02 (2006.01). Способ рекультивации нарушенных земель / С.М.Блинов, А.И.Хозяйкин, С.П.Усольцева, С.А.Доможирова. - Заявлено 30.11.2006; Опубл. 10.06.2008).

В данном способе рекультивации нарушенных земель заслуживают внимания высев злаковых (мятликовых) и бобовых трав в качестве фитомелиорирующих культур. Пырей ползучий является не только солеустойчивой, но и средообразующей культурой с мощной многоярусной корневой системой.

Известен способ производства зеленого корма при орошаемом земледелии, включающий высев семян кормовых культур с различными сроками вегетационного периода от посева до уборки урожая и поочередное их скашивание на зеленую массу, в котором с целью повышения продуктивности культур кормового поливного гектара, получения кормов высокого качества, продления периода поступления и использования кормов посев кормовых культур осуществляют последовательно на одном участке, начиная с однолетних трав в озимых, ранневесенних и поздневесенних посевах, затем на освободившихся площадях возделывают двойные и тройные кормовые смеси, состоящие из ранне- и позднепоукосных, позднелетних и пожнивных теплолюбивых культур второго урожая, а после их уборки выращивают холодостойкие культуры третьего урожая, представленные смесью злаковых и крестоцветных культур (SU, патент №1835989 A3, М.кл.⁵ А01В 79/02. Способ производства зеленого корма при орошаемом земледелии / Н.Г.Гусев, М.П.Исичко, В.Т.Барыльник, О.А.Панюкова (СССР). - Заявка №4938374/15; Заявлено 17.04.1991; Опубл. 23.08.1993. Бюл. №31 // Открытия. Изобретения. - 1993. - №31).

В описанном способе заслуживают внимания подбор кормовых культур с различными сроками вегетационного периода и их аллелопатические возможности. Однако указанные культуры не обладают расселяющими эффектами.

Известен способ посева бобовых трав в севообороте, включающий посев бобового компонента в смеси с другими культурами, в котором осуществляют посев двух различных по корневой системе видов бобовых компонентов клевера и люцерны в соотношении 1:1 в чистом беспокровном посеве (RU, патент №2155463 C1, МПК⁷ А01В 79/02, А01С 7/00, A01G 1/00. Способ посева бобовых трав в севообороте / С.А.Бекузарова, А.Д.Бекмурзов, С.С.Басиев, М.К.Шогенов, Ю.В.Плиев (RU). - Завка №99111342/13; Заявлено 20.05.1999; Опубл. 10.09.2000).

В описанном способе заслуживает внимания подбор многолетних трав для фитомелиорации деградированных земель путем подбора корневых систем. Однако клевер и люцерна не обладают солеустойчивостью. При орошении люцерны и клевера водой с минерализацией свыше 5 г/л посевы угнетаются.

Известен способ прямого посева семян вдавливанием в верхний слой почвы и растительного покрова преимущественно для ранневесеннего посева многокомпонентных кормовых культур в орошаемом и богарном земледелии, посева фитомелиорирующих культур для расселения бросовых орошаемых полей, залужения обесструктуренных почв в богарном земледелии, посев риса и хлопчатника на переувлажненной почве, выполняемый посевным комбинированным агрегатом, содержащим колесный трактор с пневматическими сдвоенными равновеликими шинами с протекторами на передних колесах в виде кольцевых выступов, а на задних - с чередованием под равнонаправленными углами к направлению движения и размещенные в межколесном пространстве трактора семенной ящик с высевающими аппаратами, семяпроводы и привод высевающих аппаратов, в котором шины выполнены в виде набора сегментов, установленных на поверхности дисков сдвоенных передних и задних колес, при этом на передних колесах закреплены сегменты с дуговыми выступами, причем дуговые выступы передних колес смещены с заданным шагом поочередно в бок, а семяпроводы имеют механизмы их смещения в боковом направлении и синхронизированы с поступательной скоростью сдвоенных передних колес посредством следящих механизмов (RU, патент №2126199 С1, МПК⁶ А01В 49/06, А01С 7/00. Посевной комбинированный агрегат / А.К.Елисеев, A.M.Салдаев. - Заявка №97105130/13; Заявлено 01.04.1997; Опубл. 20.02.1999, Бюл. №5 // Изобретения. - 1999. - №5).

К недостаткам описанного способа высева семян галофитных культур относится то, что семена не могут быть высеяны на строго заданной глубине. Однако в данном способе заслуживает внимания то, что создается высев семян большого количества галофитов, мезогалофитов и ксерогалофитов сплошным способом, исключающим свободное произрастание сорной растительности в рисовом чеке и обеспечивающим высокую степень проективного покрытия. Благодаря этому произрастают солодки на бросовых и сильно засоленных почвах.

Сущность заявленного изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, - восстановление плодородия почвы в бросовых рисовых чеках с высокой степенью засоленности корнеобитаемого горизонта.

Технический результат - снижение уровня минерализованных грунтовых вод, вынос солей вместе со скашиваемыми вегетативными побегами, снижение засоления верхнего метрового слоя почвы с хлофорно-сульфатным и сульфатным типом химизма.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе рекультивации нарушенных земель в бросовых рисовых чеках, включающем вспашку и посев семян растений, согласно изобретению в последней декаде марта - в первой декаде апреля в рисовых чеках с уровнем грунтовых вод сульфатного и хлоридного засоления менее 0,8…1,0 м и минерализации не выше 15 г/л тяжелыми дисковыми боронами уничтожают пожнивные остатки, сорную растительность и рыхлят верхний слой на глубину 0,16…0,18 м, в последней декаде мая дискаторами крошат комья почвы, пожнивные остатки, сорную растительность и выравнивают рельеф чека, выполняют одновременный ярусный высев семян солодки голой, пырея ползучего и топинамбура в полосы шириной 15…18 см на глубину 2, 3, 4, 5 и 6 см для семян солодки, на глубину 1, 2, 3, 4 и 5 см для семян топинамбура и на глубину 6…8 см для семян пырея ползучего с междурядьями 0,45; 0,60 и 0,70 м, осуществляют послепосевное прикатывание и затопление рисового чека водой слоем 6…12 см.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично представлен бросовый рисовый чек с выполненными посевами из семян солодки голой, пырея ползучего и топинамбура в широкие полосы (15…18 см) в качестве растений фитомелиорантов для рекультивации нарушенных земель, вид в плане.

На фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, вертикальное поперечное сечение верхнего слоя почвы с ярусно высеянными и не смешанными в полосе семенами солодки голой на глубину a₁…a₅, семян пырея ползучего на глубину а₆ и семян топинамбура на глубину a₇…a₁₁ с фиксированными положениями семян.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Способ рекультивации нарушенных земель в бросовых рисовых чеках включает вспашку и посев семян растений. В силу складывающихся условий уборки риса эту главную технологическую операцию выполняют в конце сентября, а иногда и весь октябрь, вплоть до наступления устойчивых минусовых температур. Высокая влажность почвы в рисовом чеке, большое количество рисовой соломы, пожнивных остатков и сорной растительности не позволяют выполнить вспашку даже дисковыми плугами моделей ПДН-4-35 и др., как из-за залипания дисков почвой, так и забивания соломой пространства между рамой и сферическими дисками и их стойками.

В последней декаде марта - в первой декаде апреля следующего года в рисовых чеках с уровнем залегания грунтовых вод сульфатного засоления менее 0,8…1,0 м и минерализацией не выше 15 г/л тяжелыми дисковыми боронами БДТ-3,7 уничтожают пожнивные остатки, сорную растительность и рыхлят верхний слой почвы на глубину 0,16…0,18 м. В последней декаде мая дискаторами БДМ-4×4П; БДМ-4×6П; БДМ-3,2×4П; БДМ-700 крошат комья почвы, пожнивные остатки, сорную растительность и выравнивают рельеф чека.

Для борьбы с осоковыми и широколистными сорняками (клубнекамыш и др.) применяют гербициды, традиционные для рисоводства: раундап в дозе 8 л/га, базагран в дозе 2-3 л/га и др. Способ внесения гербицидов - наземное опрыскивание с использованием любой марки навесных и прицепных агрегатов (ОПШ-15, ОП-2000 и др.) или авиационную обработку.

В целях борьбы с однолетними злаковыми сорняками (просо куриное, просо рисовидное, просо рисовое, щетинник, мортук и др.) проводится обработка трефланом, 94% в дозе 2…4 л/га, а так же путем опрыскивания перед посевом семян трав-фитомелиорантов.

При массовом поражении растений пырея ползучего с.-х. вредителями (колосовыми мухами и др.), когда их количество на каждый квадратный метр посевов превышает экономический порог вредоносности, следует проводить опрыскивание травостоя метафосом, 40% к. э. дозой 0,25…0,50 л/га.

Предупреждению развития болезней на посевах солодки и пырея ползучего способствуют некорневые подкормки минеральными удобрениями в разные периоды вегетации. Затем в рисовом чеке 1 выполняют одновременный ярусный высев семян солодки голой, пырея ползучего и топинамбура в полосы 2 шириной 15…18 см (см. фиг.1). Семена 3 солодки голой в полосе 2 в равных долях поярусно укладывают в наклонные ступеньки 4 на глубину a₁=2 см; а₂=3 см; а₃=4 см; а₄=5 см; а₅=6 см. Ширина каждой ступеньки 4 равна 10…15 мм. Средний размер семян солодки голой 1,5×2×4 мм. Семена 5 топинамбура в силу их высокой сыпучести и ничтожно малого размера (0,3…0,5 мм) распределяют на наклонной к горизонту стенки 6 с фиксацией семян 5 в канавках 7 на глубинах a₇=1 см; a₈=2 см; а₉=3 см; а₁₀=4 см; а₁₁=5 см с нарастающим количеством семян 5 в канавках 7 при увеличении глубины заделки. Семена 8 пырея ползучего укладывают в узкий рядок 9 на глубину а₆=6…8 см. Открытую полозовидным сошником полосу 2 описанным способом засыпают влажной почвой и уплотняют цилиндрическим катком диаметром 400…500 мм и шириной обода 200 мм.

Посев семян 3 солодки голой, семян 8 пырея ползучего и семян 5 топинамбура в полосах 2 рисового чека 1 шириной 15…18 см выполнен с междурядьями либо b=45 см, либо b=60 см, либо b=70 см.

Вслед за посевом проводят послепосевное прикатывание предпочтительно гладкими водоналивными катками моделей 3КВГ-1,4 или КВ-2. По истечении одних суток после посева проводят затопление рисового чека водой с минерализацией не выше 5 г/л слоем 6…12 см.

В первый год вегетации растений солодки голой, топинамбура и пырея ползучего проводят 2-3 культивации в междурядьях плоскорежущими лапами культиваторов - растениепитателей КРН-4,2; КРН-5,6; КРН-8,4 и др. на глубину 3-4 см для подавления сорной растительности. Всю вегетативную массу в последней декаде октября скашивают ротационными косилками-измельчителями модели КИР-1,5Б в агрегате с колесным трактором класса тяги 1,4. Агрегат для скашивания колесами перемещается вдоль междурядий, исключая этим повреждения клубней топинамбура.

Резку вегетативной массы длиной 2…6 см равномерно распределяют по поверхности рисового чека 1.

При высеве семян 3 солодки голой и семян 5 топинамбура каждым растением в первую очередь формируется вертикальный стержневой корень, уходящий на глубину залегания грунтовой воды (до 2 м). Из семян 8 пырея ползучего образуется мощная мочковатая многоярусная корневая система. Эта система распределяется как вдоль рядка 9, так и в междурядья.

Размещение семян 3 солодки голой ярусно на глубины a₁…a₅ позволяет исключить полную их гибель как из-за иссушения верхнего слоя, низких температур (заморозков до -5…7С°) в мае, повреждения и уничтожения как с.-х. вредителями, так и птицами, потравой с.-х. животными.

Первыми прорастают на ступеньках 4 семена 3 солодки, расположенные в слое почвы, где влажность и температура почвы наиболее оптимальны. В силу окаменелости семян, низкой их всхожести и риска при скарификации устойчивые агрофитоценозы солодки можно создать только 4-5-кратным запасом семян в посевном слое. При норме высева семян солодки 9 кг/га на каждый погонный метр при ширине междурядий 0,7 м приходится 9,0×1000:(10000:0,7)=9000:14285,714=0,63 г семян или 5,25 растений (масса 1000 штук семян - 120 г).

Семена 8 пырея ползучего высевают нормой высева 12…16 кг/га. На каждый погонный метр в рядки 9 при ширине междурядий 0,7 м высевается 0,84…1,12 г семян или от 8 до 12 семян на 1 п. метр рядка 9.

Семена 5 топинамбура высевают нормой 1,5-2,0 кг/га. При ширине междурядий 0,7 м на каждый погонный метр приходится 0,14 г семян 5 или в количественном выражении 15,5 семян на 1 п.м. На каждую канавку 7 в среднем приходится по три семени топинамбура. Таким образом, в полосе 2 одновременно высевается от 28 до 32 семян, обеспечивающие их прорастание и появление не единичных, а полных всходов. Этим исключается потеря календарного года из-за гибели всходов в складывающихся условиях Северного Прикаспия.

Экспериментальная сеялка для посева семян мезогалофитов по заявленному способу содержит раму, опорные колеса, трехсекционные семенные ящики со сменными высевающими аппаратами, ворошилкой, приводами высевающих аппаратов, полозовидными сошниками для формирования профиля борозды согласно фиг.2, семяпроводы, загортачи, прикатывающие катки, маркеры и кронштейны для навески на тяги агрегатируемого трактора. За один проход высевается восемь полос 2 (см. фиг.1).

В зиму первого года жизни растений солодки голой, пырея ползучего и топинамбура в рисовом чеке уходят укрытые слоем листьев солодки, топинамбура, пырея ползучего, измельченными вегетативными побегами названных культур, сохраняя клубни топинамбура, корневища пырея ползучего, корни и корневища солодки голой.

На второй, третий, четвертый годы жизни многолетних галофитов растительность рисового чека используют под выпас крупного рогатого скота. На 6 и 7 годы вегетативную массу с рисового чека скашивают либо на сено, либо на сенаж. На седьмой год сначала ведут выемку клубней топинамбура, а затем добычу корневой массы солодки.

В аридных условиях на засоленных орошаемых землях с близким залеганием грунтовых вод солодка голая дает от 5 до 9 т/га сена и 7…12 т/га товарного солодкового корня.

Урожайность зеленой массы пырея ползучего на второй год жизни растений достигает 28,6…31,8 т/га, сена - 6,5…12,2 т/га и семян 0,31…0,88 т/га на третий год жизни растений в фитоценозе.

Урожайность зеленой массы топинамбура достигает в рисовых чеках до 50…60 т/га, а клубней - не ниже 20 т/га.

Растения галофиты (солодка, пырей, топинамбур) обеспечивают заметное улучшение агрофизических и агрохимических свойств почвы. Только с поукосными и корневыми остатками пырея аккумулируются 3…4 т/га органического вещества. В пересчете на питательные элементы это составляет по азоту 40…70 кг/га, по фосфору 10…13 кг/га и калия 30…40 кг действующего вещества на 1 га посевов. Солодка голая с помощью клубеньковых бактерий - как бобовая культура Fabaceae - способна фиксировать из воздуха азот и общие его запасы, остающиеся в почве с пожнивными и корневыми остатками, достигают 300…400 кг д.в./га. Значительно пополняются и запасы подвижных форм фосфора и калия; уменьшается на 10…20% плотность сложения пахотного горизонта; на 1,2…1,5% увеличиваются запасы гумуса в верхнем слое почвы.

При создании и функционировании устойчивых агрофитоценозов топинамбура в совместных посевах солодки голой и пырея ползучего на деградированных землях по причине вторичного засоления происходит устойчивое расселение почвы. Так, в течение одного вегетационного периода опреснение корнеобитаемой зоны за счет вымывания вредных ионов составляет по хлору до 40%, а по натрию менее 20%. В зависимости от продуктивности вегетативных масс солодки голой, топинамбура и пырея ползучего общий вынос токсичных солей надземными массами находится в пределах 35…300 кг/га. В почве аккумулируется с поукосными и корневыми остатками от 8 до 12 т/га органического вещества, что в пересчете на питательные элементы составляют азота 42…72 кг, фосфора - 11…19 кг, калия 53-91 кг на каждом гектаре посева.

Таким образом, совместное произрастание трех многолетних галофитов - солодки голой, пырея ползучего и топинамбура - в течение семи лет степень засоления верхнего метрового слоя почвы с очень сильным содержанием солей позволяет довести до уровня 0,1…0,2% с хлоридно-сульфатным и сульфатным химизмом. За семь лет уровень в рисовом чеке грунтовой воды с глубины 0,8…1,0 опустился до отметок 1,5…1,9 м. Минерализация грунтовой воды с 17 г/л уменьшилась до 6 г/л.

Способ рекультивации нарушенных земель в бросовых рисовых чеках, включающий вспашку и посев семян растений, отличающийся тем, что в последней декаде марта - в первой декаде апреля в рисовых чеках с уровнем грунтовых вод хлоридного и сульфатного засоления менее 0,8-1,0 м и минерализацией не выше 15 г/л тяжелыми дисковыми боронами уничтожают пожнивные остатки, сорную растительность и рыхлят верхний слой на глубину 0,16-0,18 м, в последней декаде мая дискаторами крошат комья почвы, пожнивные остатки, сорную растительность и выравнивают рельеф чека, выполняют одновременный ярусный высев семян солодки голой, пырея ползучего и топинамбура в полосы шириной 15-18 см на глубины 2, 3, 4, 5 и 6 см для семян солодки, на глубину 1, 2, 3, 4, 5 см для семян топинамбура и на глубину 6-8 см для семян пырея ползучего с междурядьями 0,45; 0,60 и 0,70 м, осуществляют послепосевное прикатывание и затопление рисового чека водой слоем 6-12 см.