Способ ремедиации и мелиорации почв

Способ ремедиации и мелиорации почв

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства и экологии, в частности к земледелию, и может найти применение при очистке почв от токсических элементов.

Известен способ, в котором для биологизации почвы высаживают бобовые травы, обладающие высокой сорбционной способностью и накапливающие биологический азот в почве (патенты №2584027, от 20.05.2016, №2608075, от 13.01.2017 и №2582382, от 27.04.2016).

Однако в известных технических решениях под воздействием токсических элементов в почве происходит подавление азотфиксации, что не обеспечивает достаточного накопления биологического азота.

Наиболее близким техническим решением является способ, где на загрязненной радионуклидами почве высевают многолетнюю бобовую культуру вязель пестрый с последующей утилизацией надземной биомассы (патент №2574693, опубликован 10.02.2014).

Недостаток способа-прототипа заключается в том, что снижение радиоактивных элементов наблюдается к 3-му году жизни растений вязеля, причем ежегодно надземную биомассу утилизируют, накладывая на скошенные растения слой цеолитсодержащей глины. Все эти приемы усложняют способ и удлиняют сроки восстановления плодородия почв. Высеваемые на такой почве овощные культуры (томаты, капуста и другие) накапливают остаточные количества тяжелых металлов и радионуклидов, что не обеспечивает получение экологически безопасной продукции.

Технический результат - упрощение способа, сокращение сроков очистки почвы от тяжелых металлов и радионуклидов.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что на загрязненном участке радионуклидами и тяжелыми металлами высевают смесь трех видов однолетних клеверов инкарнатного, персидского и александрийского в соотношении 1:1:1, семена которых замачивают в 0,1% растворе биопрепарата Никфан, предварительно растворенного в водном растворе парааминобензойной кислоты в концентрации 0,05%, а после укоса всех видов клевера, в фазе начала цветения клевера инкарнатного, осуществляют внекорневую подкормку скошенного травостоя в такой же концентрации.

Способ осуществляется следующим образом.

Однолетние виды клевера инкарнатный (Trifolium incarnatum L.), персидский или шабдар (Trifolium resupinatum L.) и александрийский (Trifolium alexandrinum L.) обладают высокой сорбционной способностью как растения-аккумуляторы. Одновременно эти виды накапливают биологический азот за счет клубеньковых бактерий, расположенных на их корнях в верхней части ризосферы. Каждый вид имеет свои биологические особенности. Так, клевер инкарнатный (или пунцовый) после укоса не отрастает. Норма высева 25-30 кг/га.

В отличие от инкарнатного, клевер персидский (или шабдар) имеет хорошо развитую корневую систему, высокую облиственность (50-60%), интенсивно растет, оставляя после себя растительную мульчу рыхлой консистенции, а почва получает активную защиту. Урожай этого вида клевера достигает 40 тонн на гектар зеленой массы. Норма высева 10-15 кг/га. Дает 3-4 укоса за одну вегетацию. Длина вегетационного периода 80-135 дней.

Из всех 3-х видов наиболее высокорослый клевер александрийский, у которого хорошо развита корневая система, проникает глубоко, благодаря чему облегчается дренаж, увеличивается влагоемкость почвы, накапливая до 200 кг/га биологического азота.

Учитывая аккумулирующие способности всех 3-х видов клевера и их биологию развития, можно регулировать их азотфиксирующие способности с помощью биопрепарата Никфан, который стимулирует этот процесс.

Укос всех трех видов проводят в фазу бутонизации самого раннего клевера инкарнатного, поскольку этот вид дает только один укос. После укоса всей надземной биомассы осуществляют подкормку 0,1% водным раствором биопрепарата, стимулирующего процесс азотфиксации.

Несмотря на разные нормы высева каждого вида (шабдар 12-15 кг/га, инкарнатный 20-25 кг/га, александрийский 15-18 кг/га) посев осуществляют в соотношении 1:1:1, то есть по 10 кг каждого с расчетом того, что инкарнатный выпадает из травостоя после 1-го укоса. Оставшиеся 2 вида в травостое, шабдар и александрийский, получившие подкормку водным раствором биопрепарата Никфан, активизируют работу клубеньковых бактерий, обеспечивая 2-3 полных укоса, рыхление и влажность почвы в верхнем пахотном горизонте с одновременным мульчированием.

Биопрепарат Никфан усиливает корнеобразование и фотосинтез, сопротивляемость к болезням, улучшает симбиоз с азотфиксирующими бактериями. За счет активной деятельности растений увеличивается их аккумулирующая деятельность, снижаются в почве тяжелые металлы, нитраты и радионуклиды.

Основными активными компонентами препарата являются продукты метаболизма продуцента: аминокислоты, ферменты, ростовые вещества, в том числе фитогормоны (цитокинины, ауксины, а также компоненты, содержащие гуминовые вещества и вещества, обеспечивающие стабильность свойств препарата в процессе гарантийного срока годности). Наблюдаемые биологические эффекты воздействия биопрепарата достигаются за счет улучшения питания вегетативных органов, стимуляции фотосинтеза, регуляции работы собственных генов растений на молекулярном уровне по принципу гормональных сигналов в растения за счет проникновения активных частей препарата с помощью белков-рецепторов через клеточную оболочку растения. Такое же действие отмечается при предпосевной обработке семян высеянных культур, которые увеличивают всхожесть на 2-4 дня выше контрольного варианта. Препарат Никфан в концентрации 0,1% водного раствора достигает высокой эффективности на загрязненных почвах тяжелыми металлами. Особенно его эффективность проявляется при растворении приготовленного раствора в 0,05% водном растворе парааминобензойной кислоты (ПАБК). Такая доза ПАБК обоснована ее стимулирующим действием, как активатора живых организмов, в том числе и различных штаммов. При большей концентрации раствор подкисляется, что не обеспечивает полную активность биопрепарата.

Пример.

На участке, зараженном тяжелыми металлами, высевали смесь трех видов клевера (инкарнатного, шабдара и александрийского) по 10 кг каждого. Перед посевом семена замачивали в 0,1% растворе биопрепарата Никфан. Дополнительно готовили водный раствор ПАБК в концентрации 0,05%. Порошок в количестве 5 мг растворяли в горячей воде емкостью 1 литр, при температуре 80°С в холодной воде порошок ПАБК не растворяется). При остывании до 20-23°С в водный раствор добавляли биопрепарат Никфан в количестве 10 мг. В этом растворе замачивали семена смеси клеверов 30 кг (гектарная норма) при экспозиции 1 час. После подсушивания семена высевали травяной сеялкой. В фазу бутонизации клевера инкарнатного, как наиболее скороспелого, надземную массу скашивали и утилизировали. На скошенном участке осуществляли подкормку травостоя водным раствором препарата в такой же концентрации, как и при обработке семян.

Такой же смесью обрабатывали участок, зараженный радионуклидами.

Результаты опытов сведены в таблицах 1 и 2.

Представленные в таблице данные свидетельствуют о положительном действии предлагаемого варианта: посева однолетних видов клевера - аккумулирующих культур при воздействии биопрепаратами Никфан и ПАБК и 2-кратной их обработке перед посевом и после укосов. При этом содержание тяжелых металлов снижается в 3-4 раза, достигая предельно допустимых концентраций.

Используя варианты опыта первого примера, определяли содержание радионуклидов в почве в микрозивертах в час (мкЗв/ч). Данные результатов представлены в таблице 2.

Анализируя данные таблиц, можно заключить, что за один сезон можно значительно снизить радиоактивные вещества и тяжелые металлы в почве за счет предлагаемых вариантов данного технического решения. Способ позволяет упростить и ускорить очистку почв от загрязнения

Способ ремедиации и мелиорации почв, включающий посев трав аккумуляторов на загрязненном участке, их утилизацию, при этом высевают смесь трех видов однолетних клеверов: инкарнатного, персидского и александрийского в соотношении 1:1:1, семена которых замачивают в 0,1% растворе биопрепарата Никфан, растворенного в водном растворе парааминобензойной кислоты в концентрации 0,05%, а после укоса всей надземной массы трех видов в фазе начала цветения клевера инкарнатного и утилизации всей биомассы осуществляют внекорневую подкормку скошенного травостоя в такой же концентрации.