Способ рекультивации разрушенных земель в условиях крайнего севера

Способ рекультивации разрушенных земель в условиях крайнего севера

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способу биологической рекультивации, и может использоваться в земледелии на Крайнем Севере.

Особенности условий Крайнего Севера требуют получения защитного поверхностного слоя грунта после внесения семян в почву, который бы обеспечивал более высокую температуру на поверхности почвы.

Известен способ рекультивации земель внесением в почву семян многолетних трав, адаптированный к климатическим условиям Крайнего Севера (см. патент РФ №2093974, A01B 79/02, 1977). Способ предусматривает предварительное получение гранул, включающих удобрения и посевной материал, с последующим их внесением в почву. Гранулирование смеси лигнин-опилки-птичий помет-семена многолетних трав с последующим внесением гранул в почву предохраняет семена от переохлаждения. Недостатком известного технического решения является его сложность и трудоемкость.

Известны способы рекультивации земель, включающие предварительное боронование грунта с последующим внесением в грунт сложной травосмеси (см. патент РФ №2101901, A01B 79/02, 1998) и отходов семяпроизводства - половы с содержанием сложной смеси несортированных семян растений (см. патент РФ №2157605, A01B 79/02, 2000). Способ позволяет избежать затраты на гранулирование за счет боронования грунта, однако не обеспечивает равномерное укрытие семян в случае переохлаждения.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества рекультивации разрушенных земель в условиях Крайнего Севера при одновременном сокращении затрат на процесс в целом за счет использования водного раствора биополимера Сараксана и нитроаммофоски в заданном процентном соотношении, заменяющего стадию боронования и вносящего удобрение в почву.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе рекультивации разрушенных земель в условиях Крайнего Севера, включающем формирование почвенного и растительного покрова с использованием семян трав, согласно изобретению, семена трав непосредственно после их посева проливают водным раствором Сараксан-нитроаммофоска, при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Сараксан (на сухое)	0,2-0,6
Нитроаммофоска	0,4-1,0
Вода	Остальное

Сараксан представляет собой экологически чистый биополимер (см. ТУ 2458-001-52726120-08), соответствующий требованиям СТО Газпром 2-3.2-151-2007 «Биополимерные компоненты буровых растворов. Технические требования», по ПДК рыбного хозяйства относится к 4 классу опасности, отработанный раствор Сараксана относится к 5 классу опасности для окружающей среды.

В качестве минерального удобрения использовано комплексное удобрение нитроаммофоска.

Растворы Сараксана хорошо совместимы с различными солями, что представлено в таблице 1.

Таблица 1
Соль	Предельная концентрация соли, % мас.
Хлорид аммония	30
Хлорид кальция	20
Хлорид магния	15

Хлорид калия	15
Хлорид цинка	15
Диаммоний фосфат	10
Карбонат натрия	5
Сульфат калия	10
Нитрат аммония	25
Нитроаммофоска	10

Те же результаты по совместимости с солями получены для растворов, содержащих 0,2% и 0,6% масс. Сараксана.

Согласно таблице 1, в случае необходимости, концентрация минеральных удобрений в растворе может варьироваться в указанных в ней пределах. Из таблицы 1 следует, что для приготовления раствора может быть использована техническая вода, содержащая соли жесткости.

Сараксан - полианион с мол. массой 6 млн., обладающий высокой псевдопластичностью. Поэтому при попадании водного раствора в грунт происходит резкое повышение его вязкости. Сараксан связывается с полярными гидрофобными поверхностями частиц грунта. Благодаря этому, образуется почвенно-полимерная корка толщиной 3-5 мм, достаточная для укрепления слоя почвы или грунта при нахождении его под уклоном до 45°. Водный раствор оказывает одинаково связующее действие с песчаником, глиной, каолином, кремнезем, пластинчатым глиноземом, негидратированными частицами цемента. Образовавшаяся корка - влаго- и воздухопроницаемая. После разрушения корка восстанавливается увлажнением грунта.

Установлено, что температура слоя грунта, укрепленная водным раствором Сараксан - нитроаммофоска, в холодное время выше не обработанного данным раствором грунта на 2-4 градуса. Эффект повышения температуры делает предпочтительным ее использование в условиях Крайнего Севера для повышения всхожести семян растений, посеянных в грунт непосредственно перед его обработкой композицией. Глубина проникновения водного раствора и изменение температуры грунта приведены в таблице 2.

Таблица 2
	Глинозем	Кремнезем
№	Сараксан/нитроаммофоска, % масс.	Глубина, мм	Δt°C	Глубина, мм	Δt°C
1	0,2/1,0	2	2	4	3
2	0,2/0,8	2	2	4	3
3	0,4/0,6	3	4	5	4
4	0,4/0,6	3	4	5	4
5	0,6/0,4	5	4	5	4
6	0,5/0,4	5	4	5	4

Для оценки глубины проникновения в грунт в водный раствор введен Краситель красный C. Изменение температуры оценивали по разнице температуры под слоем обработанного и необработанного грунта при +7°C.

Водный раствор Сараксан-нитроаммофоска при отсутствии напряжения сдвига имеет желеобразную структуру, устойчивую во времени (табл.3 и 3a).

Технические показатели водного раствора в составе: Сараксан 0,2% масс., нитроаммофоска 1,0% масс., в зависимости от времени, приведены в таблице 3, в составе: Сараксан 0,6% масс., нитроаммофоска 0,4% масс.- в таблице 3a.

Таблица 3
Технический показатель качества	Результат испытаний
Статическое напряжение сдвига, дПа
10 сек	45
1 минута	49
10 минут	54
Эффективная вязкость, мПа·с	65
Показатель устойчивости к деструкции, % за 3 суток	16
Показатель фильтрации, см3/мин	20
Водоотдача, мл. 1-й/30-й дни	6/6

Таблица 3a
Технические показатели качества	Результаты испытаний
Статическое напряжение сдвига, дПа
10 сек	65
1 минута	75
10 минут	90
Эффективная вязкость, мПа·с	1200
Показатель фильтрации, см /мин	7,6
Водоотдача, мл. 1-й/30-й дни	2,9/2,5

Компонент водного раствора Сараксан обладает свойствами адгезии и «приклеивает» семена к грунту. Сараксан и нитроаммофоска не вступают между собой в химическую реакцию. Поэтому при процессе водоотдачи (табл.3 и 3a) происходит выделение нитроаммофоски в почву. Низкая водоотдача позволяет вводить минеральное удобрение в грунт порционно и направленно, тем самым удается избежать непроизводственных потерь удобрения.

Количество в водном растворе Сараксана - 0,2-0,6% наиболее предпочтительно. При меньшем процентном содержании Сараксана из-за снижения эффективной вязкости повышается водоотдача и снижается температурный эффект. При содержании Сараксана выше 0,6% эффективная вязкость чрезвычайно велика, вследствие чего возникает проблема равномерного растекания в грунте.

Количество в водном растворе нитроаммофоски - 0,4-1,0% наиболее предпочтительно. При глубине пролива 0,2-0,5 мм расход нитроаммофоски составляет 200-250 кг/га. Процентное содержание нитроаммофоски в растворе согласуется с рекомендациями по использованию нитроаммофоски - равномерным разбрасыванием 40-50 г на 1 м² неокультуренных почв.

Включение нитроаммофоски в состав водного раствора предпочтительно, так как это удобрение включает в себя калийную соль с содержанием K₂O 16% (см. ТУ 113-03-00206486-14-00). При приготовлении водного раствора Сараксан-нитроаммофоска предварительное растворение нитроаммофоски, содержащей соль калия, облегчает последующее растворение Сараксана.

В случае необходимости продолжительного хранения водного раствора Сараксан-нитроаммофоска в его состав может быть включен бактерицид, в частности бактерицид Remacid (см. ТУ 2458-004-22427740-2002), в количестве не более 0.005%. Этот бактерицид входит в состав ряда буровых растворов, он содержится в откаченной осветленной воде при технической ликвидации и рекультивации шламонакопителей. Поэтому использование этой воды для приготовления раствора Сараксан-нитроаммофоска позволяет повысить его устойчивость к деструкции.

Приготовление водного раствора осуществляют с использованием стандартного оборудования, которое используют для приготовления буровых растворов. Оборудование для приготовления водного раствора должно включать смесительную емкость с гидравлическим и механическим перемешиванием. Высокая псевдопластичность приготовленного раствора позволяет готовить его на удалении от места пролива, а пролив осуществлять стандартным разбрызгивающим устройством, соединенным длинным шлангом со смесительной емкостью.

Заявленный способ иллюстрируется следующим примером:

При формировании почвенного и растительного покрова посев универсальной травосмеси производят из расчета 300 кг/га семян трав. Сразу после посева осуществляют пролив водным раствором, содержащим 0,2% Сараксана и 0,4% нитроаммофоски при глубине пролива 2-5 мм. Для приготовления 1 м³ водного раствора, с содержанием 0,2% Сараксана и 0,4% нитроаммофоски, достаточного для пролива 200 м² грунта, 4 кг нитроаммофоски растворяют в 0.995 м³ воды. При интенсивном перемешивании не менее 15 минут и температуре не ниже 20°C (если температура будет ниже, биополимер Сараксан будет плохо распускаться и могут образоваться не растворившиеся комки полимера) медленно вводят 2 кг Сараксана. Если перемешивание проводить меньше 15 минут, то будет происходить образование полимерных комков, которые смогут самостоятельно распуститься только в течение последующих 20-24 часов.

Аналогично готовят водные растворы для рекультивации разрушенных земель с содержанием Сараксана 0,2-0,6% и нитроаммофоски с содержанием 0,4-1,0%. Результаты полученных исследований приведены в таблицах 1, 2, 3 и 3a.

Способ рекультивации разрушенных земель в условиях Крайнего Севера, включающий формирование почвенного и растительного покрова с использованием семян трав, отличающийся тем, что семена трав непосредственно после их посева проливают водным раствором Сараксан-нитроаммофоска, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сараксан (на сухое)	0,2-0,6
нитроаммофоска	0,4-1,0
вода	остальное