RU2078498C1

RU2078498C1 - Method for forestry development of radio active nuclide contaminated soils

Info

Publication number: RU2078498C1
Application number: RU9393040669A
Authority: RU
Inventors: М.С. Ячменев; В.П. Мореев; Н.К. Булгаков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1997-05-10

Abstract

FIELD: agriculture and forestry. SUBSTANCE: method involves staged development of lands coated with stable snow cover: at the initial stage available plantation is flattened and snow cover is compacted; planting seedlings and cuttings of bush plants; periodically cutting plants for 1-2 years, with cut plants being ground and thrown over adjacent areas; sowing perennial grass plant seeds; at subsequent stages compacting snow cover on strips cleared from bushes and planting large-sized seedlings of main and associated woody plants; performing subsequent operations upon formation of continuous litter layer and maintaining this layer at subsequent operations. EFFECT: increased efficiency, improved ecology control. 3 cl

Description

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйству, в частности к лесохозяйственному освоению сельхозземель с высокой плотностью радиоактивного загрязнения, на которых в соответствии с нормами радиационной безопасности, санитарными правилами, рекомендациями на длительный период исключается производство фуража и продуктов питания. The invention relates to agriculture and forestry, in particular to forestry development of agricultural land with a high density of radioactive contamination, on which, in accordance with radiation safety standards, sanitary rules, recommendations for a long period, the production of fodder and food is excluded.

В настоящее время на территории России площади, загрязняемые радионуклидами, продолжают увеличиваться в результате возникающих аварий на объектах ядерной энергетики и радиоизотопной химии, а также в результате переноса радионуклидов из очагов аварий и мест захоронения радиоактивных отходов. Currently, in Russia, the areas contaminated with radionuclides continue to increase as a result of accidents at nuclear facilities and radioisotope chemistry, as well as as a result of the transfer of radionuclides from accident centers and radioactive waste disposal sites.

В известных способах освоения загрязненных радионуклидами земель предусматривается дезактивация почвы, в частности, в зависимости от степени ее загрязнения, снятие поверхностного почвенного слоя или глубокая плантажная запашка. Кроме этого известны химическая дезактивация, а также биологический метод посев (посадка) растений -аккумуляторов радионуклидов. In known methods for the development of contaminated land radionuclides provided for decontamination of the soil, in particular, depending on the degree of contamination, removal of the surface soil layer or deep planting plow. In addition, chemical decontamination is known, as well as the biological method of sowing (planting) plants-accumulators of radionuclides.

Наиболее приемлемыми способами освоения загрязненных радионуклидами и исключенных из севооборота сельхозземель является создание на них лесных насаждений целевого назначения. Лесокультурные технологии создания таких насаждений включают многократную обработку почвы, посадку кустарниковых и древесных растений, агротехнические уходы за почвой, лесоводственные уходы за формируемыми насаждениями, разнообразные рубки. The most acceptable methods for the development of agricultural land contaminated with radionuclides and excluded from crop rotation are the creation of forest plantations for them. Forest-cultural technologies for creating such stands include multiple tillage, planting of shrubs and woody plants, agrotechnical soil care, silvicultural care of formed stands, and various felling.

Однако указанные способы не учитывают специфичности загрязнения радионуклидами, что требует особого подхода к технологическим операциям и режимам их проведения. В частности, используемые в производстве способы облесения и лесной рекультивации не обеспечивают надежной защиты работников от радиационного заражения, загрязнения техники, спецодежды, не исключают перенос радионуклидов с пылью с загрязненных участков на "чистые", возникающий при механической обработке почв в сезон с положительными температурами и при сгорании сухих остатков сорной растительности; требуются значительные затраты на материалы и технические средства для дезактивации рабочих площадей, техники, спецодежды и пр. However, these methods do not take into account the specificity of contamination with radionuclides, which requires a special approach to technological operations and the modes of their implementation. In particular, the afforestation and forest reclamation methods used in production do not provide reliable protection for workers from radiation contamination, pollution of equipment, work clothes, and do not exclude the transfer of radionuclides with dust from contaminated sites to “clean” ones that occurs during mechanical treatment of soils in the season with positive temperatures and during the combustion of dry residues of weeds; Significant costs are required for materials and technical means for decontamination of working areas, equipment, work clothes, etc.

Целью изобретения является включение в эффективное хозяйственное пользование земель, загрязненных радионуклидами и по этой причине исключенных из сельхозоборота на длительный период, создание на них лесных фитоценозов, сроки "созревания" которых практически совпадают со сроками снижения до допустимых уровней загрязненности почв радиостронцием, радиоцезием и т.п. а также повышение безопасности труда рабочих, предотвращение пылепереноса с загрязненных участков, исключение растительных пожаров, сохранение техники от радиоактивного загрязнения. The aim of the invention is the inclusion in the effective economic use of lands contaminated with radionuclides and for this reason excluded from agricultural circulation for a long period, the creation of forest phytocenoses on them, the terms of "ripening" of which practically coincide with the periods of reduction to acceptable levels of soil contamination by radiostrontium, radiocaesium, etc. P. as well as improving the safety of workers, preventing dust transfer from contaminated sites, eliminating plant fires, preserving equipment from radioactive contamination.

Поставленная цель согласно изобретению достигается поэтапным освоением загрязненных земель, при этом на первом этапе, с учетом комплексных показателей местопроизрастания и характеристик культивируемых растений, по устойчивому снежному покрову высаживают черенки или высевают семена подлесочных кустарников и семена широколистных трав; в течение первых 2-3 лет омолаживают кустарники (посадкой на пень) с измельчением (черенкованием) и разбрасыванием черенков на рабочей площади в период с устойчивым снежным покровом, а в летний пожароопасный период ограничиваются преимущественно авиационной обработкой площади бишофитом, известковой площади бишофитом, известковой эмульсией и т.п. смесями, снижающими возгораемость сухих растительных остатков. На следующем этапе, после образования на почве сплошного слоя подстилки из растительного опада, в период с устойчивым снежным покровом, одновременно с рядовой вырезкой кустарника и прикаткой снега высаживают древесные главные и сопутствующие породы в один или несколько сезонов (приемов) в зависимости от ассортимента, схемы смещения, интенсивности роста отдельных пород. The goal according to the invention is achieved by phased development of contaminated lands, while at the first stage, taking into account complex indicators of the location and characteristics of cultivated plants, cuttings are planted on a stable snow cover or seeds of undergrowth shrubs and seeds of broadleaf grasses are sown; during the first 2–3 years, shrubs are rejuvenated (by planting on a stump) with shredding (cuttings) and scattering of cuttings on the working area during a period of stable snow cover, and in the summer fire-hazardous period they are limited mainly to aviation treatment of the area with bischofite, calcareous area with bischofite, and lime emulsion etc. mixtures that reduce the flammability of dry plant residues. At the next stage, after the formation of a continuous layer of soil from plant litter on the soil, in the period with stable snow cover, along with ordinary cutting of the bush and rolling snow, tree main and accompanying species are planted in one or several seasons (receptions) depending on the assortment, pattern displacement, growth rate of individual rocks.

В отличие от прототипа в изобретении предусмотрено поэтапное облесение загрязненных радионуклидами земель: сначала кустарниковой и травянистой растительностью, а после образования достаточной подстилки древесными основными и сопутствующими породами; все работы по посадке, уходу и т.п. проводят по устойчивому снежному покрову. Отсутствие информации о применении данных операций в предлагаемой последовательности, их сочетание и характеристики, а также неочевидность предложенного технического решения для специалистов исходя из известного уровня техники позволяют сделать вывод о соответствии ого изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". Применение в предлагаемом способе общеизвестных видов и пород растений, использование промышленно освоенных технологических приемов (посев, посадка) позволяют признать изобретение "промышленно применимым". In contrast to the prototype, the invention provides for phased afforestation of lands contaminated with radionuclides: first, shrubbery and grassy vegetation, and after the formation of a sufficient litter by the main and accompanying tree species; all planting, care, etc. carried out on a stable snow cover. The lack of information on the application of these operations in the proposed sequence, their combination and characteristics, as well as the non-obviousness of the proposed technical solution for specialists based on the prior art allow us to conclude that the invention meets the criteria of "novelty" and "inventive step". The use in the proposed method of well-known species and breeds of plants, the use of industrially mastered technological methods (sowing, planting) allow the invention to be recognized as "industrially applicable".

Практическая реализация способа заключается в следующем: проводят поэтапное облесение исключенной из сельхозпользования площади, например, заросшей сорными травами необрабатываемой пашни, загрязненной, например, цезием -137 свыше 80 Ки/км².The practical implementation of the method is as follows: stage-by-stage afforestation of the area excluded from agricultural use, for example, untreated arable land overgrown with weeds, contaminated, for example, with cesium -137 over 80 Ci / km ² , is carried out.

На первом этапе в сезон с установившимся снежным покровом, лучше в феврале-марте, когда снег наиболее плотный, на осваиваемой площади сплошь прикатывают снег и сухие остатки сорной травянистой растительности. Затем производят посадку сеянцев, черенков, или посев семян кустарников и широколистных трав. Подбирают кустарники, обладающие почвозащитными, почвоулучшающими свойствами, быстрорастущие, дающие обильную поросль, быстро (за 2-3 вегетационных периода) защищающие от ветровой и водной (в частности капельной) эрозии почву своим пологом и опадом, что к тому же снижает естественную пожарную опасность территории за счет вытеснения сорной травяной растительности источника пожарной опасности в засушливое время, а также за счет формирования более влажного микроклимата под пологом насаждения, на поверхности и в верхнем слое почвы, защищаемой подстилкой, обладающей высокой влагоемкостью и сорбционными свойствами. At the first stage, in the season with established snow cover, it is better in February-March, when the snow is the most dense, snow and dry remains of weedy grass vegetation are completely rolling in the area being developed. Then produce seedlings, cuttings, or sowing seeds of shrubs and broadleaf grasses. Shrubs are selected that have soil-protecting, soil-improving properties, fast-growing, giving abundant shoots, quickly (for 2-3 growing periods) protecting the soil from wind and water (in particular drip) erosion with its canopy and litter, which also reduces the natural fire hazard of the territory due to the displacement of weed grass vegetation of the source of fire danger in arid time, as well as due to the formation of a more humid microclimate under the canopy, on the surface and in the upper soil layer, we protect Oh litter with high moisture capacity and sorption properties.

Минимальное количество кустарников (N_k) определяют исходя из требования достаточно полного (сомкнутость полога не ниже 0,5) затенения ими почвы за 1-2 года после первого их омолаживания. При этом N_k на 1 га определяют через среднюю площадь (м²) проекции кроны (S_k) 2-4-летнего кустарника по следующей формуле:

На средних по плодородию почвах (суглинистых и супесчанных) в лесорастительных условиях областей России, Украины и Белоруссии, захваченных радионуклидным загрязнением от ЧАЭС, в ассортимент кустарников целесообразно включать бузину, кустарниковые ивы, жимолость, лещину, смородину, акацию и др. используемые в лесоразделении, озеленении, фитомелиорации в указанных районах.The minimum number of shrubs (N _k ) is determined on the basis of the requirement for a sufficiently complete (canopy not less than 0.5) shade of soil by them within 1-2 years after their first rejuvenation. Moreover, N _k per 1 ha is determined through the average area (m ² ) of the crown projection (S _k ) of a 2-4-year-old bush according to the following formula:

On medium fertility soils (loamy and sandy loam) in forest growing conditions of the regions of Russia, Ukraine and Belarus, captured by radionuclide contamination from the Chernobyl nuclear power plant, it is advisable to include elderberry, shrub willow, honeysuckle, hazel, currant, acacia and others used in forest separation in the assortment of shrubs landscaping, phytomelioration in these areas.

Подготовку площади можно осуществлять серийно выпускаемыми тракторными катками СКГ-2,2, посадку машинами типа СШН-3 или, используя ямокопатель ЯК-1, по технологии Коростелева Г.В. и Кораблева А.Д. Area preparation can be carried out with SKG-2.2 tractor rollers commercially available, landing with machines of the SShN-3 type or, using the Yak-1 digger, using GV Korosteleva technology and Korableva A.D.

Одновременно с посадкой (посевом) кустарников для полного затенения поверхности почвы и вытеснения сорной травяной растительности высевают семена широколистных почвоулучшающих трав; наиболее пригоден для этого многолетний люпин, способствующий накоплению азота в почве, препятствующий возникновению пожаров. При определении затрат семян люпина учитывают долю осваиваемой площади, не применяемую кустарниками (до 50% ), и средний расход семян при строчном посеве 1 г на 1 м строчки. Оптимальными сроками для посева люпина в условиях радиозагрязненных площадей следует считать зимний (декабрь, январь) или ранневессенний (март) посев с применением обычных сеялок типа ССТ-3, а также разбросных, и при наличии значительных площадей аэросев. Разрастаясь в междурядьях древесных и кустарниковых насаждений, многолетний люпин длительное время отеняет, удобряет почву, препятствует ее задернению, служит подгоном для лесообразующих пород. Simultaneously with the planting (sowing) of shrubs for complete shading of the soil surface and crowding out weedy vegetation, seeds of broad-leaved soil-improving herbs are sown; the most suitable for this is the long-term lupine, which contributes to the accumulation of nitrogen in the soil, which prevents the occurrence of fires. When determining the cost of lupine seeds, take into account the fraction of the developed area that is not used by shrubs (up to 50%), and the average seed consumption for row sowing of 1 g per 1 m line. The optimal time for sowing lupine in conditions of radio-contaminated areas should be considered winter (December, January) or early spring (March) sowing using conventional seeders of the SST-3 type, as well as dispersed, and in the presence of significant areas of airseeding. Growing in the rows of trees and shrubs, perennial lupine for a long time shades, fertilizes the soil, prevents its sodding, serves as a stand for forest-forming species.

С целью повышения устойчивости растительного опада к возгоранию в засушливые периоды первых трех лет освоения площадь обрабатывают известковой эмульсией, бишофитом, фосфогипсом с помощью опрыскивателей, дождевальных установок, авиации. In order to increase the resistance of plant litter to fire during the dry periods of the first three years of development, the area is treated with lime emulsion, bischofite, phosphogypsum using sprayers, sprinklers, and aviation.

Омоложение 2-3-летних кустарников ("посадку на пень") осуществляют в период со снежным покровом, например, кусторезом-осветлителем КОМ-2,3, который обеспечивает чистый срез и измельчение срезанных веток на отрезки длиной в основном с черенок и укладку их на почве, увеличивая тем самым вероятность укоренения нарезанных кусторезом черенков и массу опада, который на 3-4 год освоения площади образует на почве сплошной слой. The rejuvenation of 2-3-year-old shrubs ("planting on a stump") is carried out in the period with snow cover, for example, a KOM-2,3 brush cutter-clarifier, which ensures clean cutting and chopping of cut branches into lengths mainly with cuttings and laying them on the soil, thereby increasing the likelihood of rooting of cuttings cut by the brush cutter and the mass of litter, which forms a continuous layer on the soil for 3-4 years of development of the area.

На втором этапе одновременно с уходом за кустарниками высаживают древесные главные и сопутствующие породы. Посадку производят преимущественно крупномерными саженцами на полосы по следу кустореза; используют в основном лиственные породы: липу, клены (остролистный, явор), орехи (маньчжурский, серый, черный), ясень, дуб, грушу, яблоню лесную и т.п. а также (если позволяют условия) сосну кедровую, ель. Количество высаживаемых саженцев главных и сопутствующих древесных пород на 1 га определяют исходя из закономерностей роста древостоев, учитывая, чтобы общее количество деревьев на 1 га в возрасте стабилизации древостоев (средневозрастных) обеспечивало сомкнутость древесного полога, близкую к 0,7, при которой нормально растет подлесок, интенсивно происходит круговорот веществ в лесном биогеоценозе, образуется гумус с низкой кислотностью, что является важным фактором, определяющим скорость и направленность миграции радионуклидов, их аккумуляцию в растениях, подсилке и почве. At the second stage, along with the care of the bushes, the main and accompanying tree species are planted. Planting is carried out mainly by large-sized seedlings into strips along the trail of a brush cutter; mainly deciduous species are used: linden, maples (holly, sycamore), nuts (Manchurian, gray, black), ash, oak, pear, wild apple, etc. and also (if conditions allow) cedar pine, spruce. The number of planted seedlings of main and accompanying tree species per 1 ha is determined on the basis of the growth patterns of stands, given that the total number of trees per 1 ha at the age of stabilization of stands (middle-aged) ensures the closeness of the canopy, close to 0.7, at which undergrowth normally grows , the cycle of substances occurs intensively in forest biogeocenosis, humus with low acidity is formed, which is an important factor determining the speed and direction of migration of radionuclides, their umulyatsiyu in plants and soil podsilke.

Общее количество посадочных мест для главных и сопутствующих древесных пород (N_гc) определяют через среднюю площадь (м²) горизонтальной проекции кроны дерева (S_гс) в средневозрастном насаждении по формуле

Исходя из соотношения количества деревьев главных и сопутствующих пород в создаваемом насаждении, а также при необходимости раздельной по времени посадки саженцев с целью регулирования соотношения их высот и размеров крон, составляют технологическую схему (карту) посадки, включающую календарь операций, схему размещения и схему движения агрегатов на осваиваемой площади. В основе применяемого агрегата лежит, как уже говорилось ранее, ямокопатель ЯК-1, которым сверлят в мерзлом грунте посадочные места глубиной 40 см и диаметром до 15 см. В эти ямки вручную высаживают крупномерные саженцы с брикетированной корневой системой. Брикетирование корней целесообразно проводить способом Г. В. Коростелева и А.Д. Кораблева, основанном на замораживании на корнях кома земли в бункерах-трубах, имеющих диаметр, соответствующий диаметру посадочного места. В этом случае исключается операция по заделке корней саженцев. При оттаивании почв сначала талые воды заполняют возможные пустоты между стенками посадочного места и комом саженца, которые постепенно "заплывают", обеспечивая правильное положение саженца. Перемещение сажальщиков и посадочного материала осуществляют с помощью приспособления, прицепляемого к трактору и выполненного в виде саней. Заделку-присыпку снегом производят скребками, метелками, лопатками.The total number of seats for the main and associated tree species (N _gs ) is determined through the average area (m ² ) of the horizontal projection of the tree crown (S _gs ) in the middle-aged plantation according to the formula

Based on the ratio of the number of trees of the main and accompanying species in the planting being created, as well as, if necessary, seedlings planted separately for the purpose of regulating the ratio of their heights and crown sizes, they make up a planting flow chart (map), including an operation calendar, layout and movement pattern of units on the developed area. At the heart of the unit used, as already mentioned, is the Yak-1 pit digger, which drills seats in the frozen ground with a depth of 40 cm and a diameter of up to 15 cm. Large seedlings with a briquetted root system are manually planted in these pits. Briquetting of the roots is advisable to carry out the method of G.V. Korosteleva and A.D. Korableva, based on freezing on the roots of a clod of earth in bunker pipes, having a diameter corresponding to the diameter of the seat. In this case, the operation to seal the roots of seedlings is excluded. When thawing soils, first, melt water fills possible voids between the walls of the seat and a lump of seedlings, which gradually “float”, ensuring the correct position of the seedling. The movement of planting machines and planting material is carried out using devices attached to the tractor and made in the form of a sleigh. The snow is covered with scrapers, panicles, and blades.

В дальнейшем уход за созданным насаждением состоит в проведении санитарных и других видов рубок обязательно по устойчивому снежному покрову. При этом в молодом возрасте применимы кусторезы; в старшем возрасте - манипуляторная техника. Не исключается оставление срезанных стволов, измельченного хвороста непосредственно под пологом леса,
Реализация данного способа обеспечивает следующую совокупность хозяйственных, санитарно-гигиенических, экологических и производственных преимуществ:
в условиях высокой загрязненности радионуклидами сельскохозяйственных земель, исключаемых из сельхозоборота (сенокосы, пашни, пастбища, плантации и т. п.) они не исключаются из хозяйственного пользования на них производится лесохозяйственная продукция;
за два три года исключается вероятность распространения радионуклидов за счет поверхностной водной эрозии и пылепереноса, резко возрастающего при многократных механических обработках почвы, а также при возникновении растительных пожаров на площадях, заросших сорной травяной растительностью;
резко сокращается радиоактивное загрязнение применяемой техники, оборудования, спецодежды за счет выполнения всех работ в сезон с устойчивым снежным покровом и промерзшей почвой и как следствие значительно возрастают сроки эксплуатации техники по показателям радиозагрязненности, снижаются расходы на ее дезактивацию и захоронение;
наиболее полно выполняются санитарно-гигиенические требования к условиям труда рабочих, занятых на рекультивации радиозагрязненных площадей, исключаемых из сельскохозяйственного пользования;
после облесения радиозагрязненных земель за счет увеличения общей лесистости региона появляется возможность изыскания в гослесфонде "чистых" площадей для компенсации потерь сельскохозяйственных земель без сокращения общей лесистости территории областей;
последовательное выполнение посевных (посадочных) операций с разрывом в год и более, сочетание в насаждении подлесочных кустарников, древесных пород нижних ярусов (например, подгоночных, почвоулучшающих, снижающих пожарную опасность и т.п.) с главными лесными породами обеспечивают формирование экологически устойчивых сложных по составу многоярусных лесных фитоцензов высокой производительности и низкой природной горимости с минимум лесоводственных уходов (рубок ухода) или без их проведения вплоть до главной рубки.In the future, care for the created stands consists in carrying out sanitary and other types of logging, necessarily for a stable snow cover. At the same time, brush cutters are applicable at a young age; at an older age - manipulative technique. Leaving cut trunks, chopped brushwood directly under the forest canopy is not ruled out,
The implementation of this method provides the following combination of economic, sanitary, environmental, and production benefits:
in conditions of high radionuclide contamination of agricultural lands excluded from agricultural circulation (hayfields, arable land, pastures, plantations, etc.) they are not excluded from economic use; forestry products are produced on them;
for two three years, the probability of the spread of radionuclides due to surface water erosion and dust transfer, which increases sharply with repeated mechanical cultivation of the soil, as well as in the event of plant fires in areas overgrown with weedy vegetation, is excluded;
the radioactive contamination of the applied machinery, equipment, work clothes is sharply reduced due to all work being done in the season with stable snow cover and frozen soil, and as a result, the service life of the equipment is significantly increased in terms of radio contamination, and the cost of its decontamination and disposal are reduced;
the sanitary and hygienic requirements for the working conditions of workers employed in the reclamation of radio-contaminated areas excluded from agricultural use are most fully met;
after afforestation of radio-contaminated lands by increasing the total forest cover in the region, it becomes possible to find “clean” areas in the state forest fund to compensate for the loss of agricultural land without reducing the total forest cover in the regions;
sequential sowing (planting) operations with a gap of one year or more, a combination in the planting of undergrowth shrubs, low-level tree species (for example, customized, soil-improving, reducing fire hazard, etc.) with the main forest species provide the formation of environmentally sustainable complex the composition of multi-tiered forest phytocenoses of high productivity and low natural combustibility with a minimum of silvicultural logging (thinning) or without them up to the main logging.

Claims

1. The method of forest management of land contaminated with radionuclides, including the development of land not covered by forest and excluded from agricultural use, characterized in that the development is carried out in the presence of stable snow cover in stages, while at the first stage the snow cover is compacted, the existing vegetation is crushed, seedlings are planted or shrubs cuttings, produce one-, two-time rejuvenation by cutting the growing branches with grinding and scattering of crushed residues on the mastered pl show mercy and seeded herbaceous perennials, in a second step conducted after the formation of a continuous layer over an area of the litter plant litter on the cleared from bushes bands compacted snow and planted seedlings main and accompanying species forming forest tree stand.

2. The method according to p. 1, characterized in that the planting of wood is carried out by large seedlings.

3. The method according to p. 1, characterized in that the second stage of development is carried out with maximum preservation of the layer of litter from plant litter.