RU2805255C1 - Method for reclamation of clay and loamy lands in the taiga zone, contaminated with highly mineralized waters - Google Patents

Method for reclamation of clay and loamy lands in the taiga zone, contaminated with highly mineralized waters Download PDF

Info

Publication number
RU2805255C1
RU2805255C1 RU2023107240A RU2023107240A RU2805255C1 RU 2805255 C1 RU2805255 C1 RU 2805255C1 RU 2023107240 A RU2023107240 A RU 2023107240A RU 2023107240 A RU2023107240 A RU 2023107240A RU 2805255 C1 RU2805255 C1 RU 2805255C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
reclamation
year
sawdust
rate
Prior art date
Application number
RU2023107240A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Александровна Хайрулина
Наталья Васильевна Митракова
Елена Александровна Меньшикова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский государственный национальный исследовательский университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805255C1 publication Critical patent/RU2805255C1/en

Links

Abstract

FIELD: environmental protection.
SUBSTANCE: biological reclamation of soils and land contaminated with highly mineralized sulfate waters. The reclamation is carried out over a two-year period, for this, in the first year in spring, a plot of cultivated contaminated land is plowed up, sawdust of hardwoods is introduced into it. Next, carbamide is applied at the rate of 6-8 kg of urea per 1 m3 of sawdust applied, followed by cultivation of the topsoil. In the second year, in spring, sphagnum peat with a weak acid medium is introduced into the soil, at the rate of 25-30 m3 per 1 ha, and then a complex mineral nitrogen-phosphorus-potassium fertilizer is applied at the rate of 200 kg per 1 ha. The upper soil layer is cultivated to a depth of 10-15 cm, then after 2-3 weeks a vegetation cover is formed on the cultivated lands by sowing the soil with a grass mixture consisting of timothy grass, red clover, meadow fescue and red fescue, taken at a mass ratio of 1:1:2.8:1.2, respectively. Moreover, the ratio of the volume of sawdust with carbamide introduced into the soil in the first year to the volume of sphagnum peat introduced into the soil in the second year is 1:0.125÷0.150, respectively.
EFFECT: increase in the efficiency of reclamation of disturbed lands in the taiga zone by improving the water and physical properties of the soil, reducing the content of sulfate salts in it, reducing the alkalinity of the soil, reducing the content of gypsum, while increasing the content of organic matter and mineral elements in the soil.
5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к охране окружающей среды, в частности, к биологической рекультивации почв (почвогрунтов), загрязненныхThe invention relates to environmental protection, in particular to the biological remediation of soils (soils) contaminated

высокоминерализованными сульфатными водами, например, в результате аварий и эксплуатационных потерь при добыче, и может быть использовано в калийной и нефтяной промышленности.highly mineralized sulfate waters, for example, as a result of accidents and operational losses during production, and can be used in the potash and oil industries.

Рекультивация земель - это комплекс работ, направленных на восстановление продуктивности и народно-хозяйственной ценности нарушенных земель, а также на улучшение условий окружающей среды в соответствии с интересами общества.Land reclamation is a set of works aimed at restoring the productivity and national economic value of disturbed lands, as well as improving environmental conditions in accordance with the interests of society.

Основными объектами рекультивации на месторождениях добычи чаще всего являются засоленные участки почв, утратившие в связи с их загрязнением свою народнохозяйственную ценность. В результате хозяйственной деятельности происходит нарушение состояния почвы и образуется избыток солей, в частности, сульфатов, что пагубно влияет на биоценоз. Следует указать, что загрязнение в условиях калийной добычи и нефтедобычи обычно хлоридно-натриевое. Однако при прекращении поступления минерализованных вод хлориды быстро вымываются в условиях промывного режима, а в почве остаются сульфаты, которые и обеспечивают в дальнейшем сульфатное засоление земель и гипсообразование. Сульфаты могут действовать как яды на растения, вызывая солевое отравление, корни при этом теряют способность усваивать воду из почвы. О плодородии почвы и высоких урожаях на засоленных почвах не может быть и речи - основа плодородия - гумус теряется, минерализуется, связывается почвенная влага, физические свойства почвы становятся неблагоприятными для растений, угнетается деятельность почвенных организмов. Вот почему проблема рекультивации таких загрязненных почв, да еще в таежной зоне является актуальной.The main objects of reclamation at mining fields are most often saline soil areas that have lost their economic value due to their pollution. As a result of economic activity, the condition of the soil is disturbed and an excess of salts, in particular sulfates, is formed, which has a detrimental effect on the biocenosis. It should be noted that pollution in potash mining and oil production is usually sodium chloride. However, when the flow of mineralized water stops, chlorides are quickly washed out under leaching conditions, and sulfates remain in the soil, which subsequently ensure sulfate salinization of the land and gypsum formation. Sulfates can act as poisons on plants, causing salt poisoning, and the roots lose their ability to absorb water from the soil. There can be no talk of soil fertility and high yields on saline soils - the basis of fertility - humus is lost, mineralized, soil moisture is bound, the physical properties of the soil become unfavorable for plants, and the activity of soil organisms is inhibited. That is why the problem of reclamation of such contaminated soils, especially in the taiga zone, is urgent.

А учитывая, что большое количество промышленных производств калийной и нефтедобычи, которые являются основными источниками загрязнения почв сульфатными пластовыми водами, располагаются в таежной зоне, то поиски новых методов рекультивации именно таежных земель приобретают первостепенное значение.And given that a large number of industrial potash and oil production facilities, which are the main sources of soil pollution with sulfate formation waters, are located in the taiga zone, the search for new methods of reclamation of taiga lands is of paramount importance.

Обычно для целей рекультивации в условиях солевого загрязнения применяют биологический способ рекультивации, который предусматривает посев многолетних трав с внесением удобрений, способствующих быстрому зарастанию нарушенных и засоленных почв и активизации процессов самоочищения.Usually, for the purpose of reclamation in conditions of salt pollution, a biological method of reclamation is used, which involves sowing perennial grasses with the application of fertilizers that promote the rapid overgrowth of disturbed and saline soils and the activation of self-purification processes.

Традиционным способом рекультивации является засыпка выработанного карьера слоем торфа с последующим его дискованием и перемешиванием с верхним слоем песка, а затем посадкой лесных культур или посевом многолетних трав (ГОСТ 17.5.3.05-84 «Охрана природы. Рекультивация земель. Общие требования к землеванию»).The traditional method of reclamation is to backfill the mined-out quarry with a layer of peat, followed by disking it and mixing it with the top layer of sand, and then planting forest crops or sowing perennial grasses (GOST 17.5.3.05-84 “Nature conservation. Land reclamation. General requirements for land development”).

Известен способ рекультивации нарушенных почв путем покрытия рекультивируемой поверхности органическим субстратом. При этом сначала укладывают слой опилок, а затем слой ила очистных сооружений. В органический субстрат вносят дополнительно дезинфицирующее вещество, например хлорную известь, а после укладки ила его обрабатывают аммиаком. (Авт. св. СССР N 1360615). Недостатком способа является низкая его эффективность из-за трудоемкости формирования плодородного слоя, низкой приживаемости растений на субстрате и вследствие этого длительность процесса рекультивации нарушенных почв.There is a known method for recultivating disturbed soils by covering the reclaimed surface with an organic substrate. In this case, a layer of sawdust is first laid, and then a layer of sludge from treatment facilities. An additional disinfectant, such as bleach, is added to the organic substrate, and after laying the sludge, it is treated with ammonia. (Auth. St. USSR N 1360615). The disadvantage of this method is its low efficiency due to the labor intensity of the formation of the fertile layer, the low survival rate of plants on the substrate and, as a result, the duration of the process of reclamation of disturbed soils.

Известен способ биологической рекультивации плодородных земель, загрязненных минерализованными пластовыми водами ("Временные рекомендации по рекультивации земель, загрязненных нефтепромысловыми пластовыми водами. Агропромышленный комитет Татарской АССР. Казанский Ордена Ленина "Знак почета" сельскохозяйственный институт им. М. Горького, Казань, 1987 г.), включающий такие технологические операции, как рассоление, а именно выполнение влагонакопительных агроприемов в виде глубокой вспашки, задержания талых вод, промывка водой, рассолонцевание путем внесения в почву химического мелиоранта, посев солеустойчивых культур. Однако способ, осуществляемый по данной методике не имеет четкой, последовательной технологии выполнения работ, не учтены степень загрязнения и время проведения технологических операций в зависимости от начала работ по временам года, отсутствует зависимость между этапами проведения работ и видами и последовательностью агроприемов и фитомелиоративных мероприятий, отсутствуют такие необходимые технологические операции, как внесение минеральных и органических удобрений.There is a known method for the biological reclamation of fertile lands contaminated with mineralized formation waters ("Temporary recommendations for the reclamation of lands contaminated with oilfield formation waters. Agro-Industrial Committee of the Tatar Autonomous Soviet Socialist Republic. Kazan Order of Lenin "Badge of Honor" Agricultural Institute named after M. Gorky, Kazan, 1987) , including such technological operations as desalinization, namely the implementation of moisture-accumulating agricultural practices in the form of deep plowing, retention of melt water, washing with water, desalinization by adding a chemical ameliorant to the soil, sowing salt-tolerant crops. However, the method carried out according to this technique does not have a clear, consistent technologies for performing work, the degree of pollution and the time of technological operations are not taken into account depending on the start of work by season, there is no dependence between the stages of work and the types and sequence of agricultural practices and phytomeliorative measures, there are no necessary technological operations such as the application of mineral and organic fertilizers.

Известны способы удаления неорганических и органических водорастворимых соединений из почвы и грунтов, основанные на применении сорбентов, содержащих сфагнум (Патент РФ №2019943) или гидролизный лигнин (Патент РФ №2147165). Недостаток этого способа - трудность механического удаления с поверхности почв и грунтов, ограниченность применения.There are known methods for removing inorganic and organic water-soluble compounds from soil and grounds, based on the use of sorbents containing sphagnum (RF Patent No. 2019943) or hydrolytic lignin (RF Patent No. 2147165). The disadvantage of this method is the difficulty of mechanical removal from the surface of soils and ground, and limited application.

Также известно, что удаление неорганических и органических соединений из почв и грунтов может быть усилено применением раствора гуминовых веществ в качестве хелатирующего агента (Патенты РФ №2109425 и №2108016).It is also known that the removal of inorganic and organic compounds from soils can be enhanced by using a solution of humic substances as a chelating agent (RF Patents No. 2109425 and No. 2108016).

Из патента РФ №2113094 известен Способ биологической рекультивации песчаных земель, загрязненных буровыми сточными водами в зонах пустынь и полупустынь. Согласно известному способу производят обработку земли, рекультивацию осуществляют поэтапно в течение трех лет, и в первый год обработку земли проводят путем рыхления на глубину 22-25 см, затем проводят чизеливание на такую же глубину и внесение химмелиорантов, после чего осуществляют вспашку на глубину 25-27 см, на второй год проводят фитомелиоративные мероприятия в виде посадки кустарников и полукустарников, на третий год также высаживают кустарники, полукустарники и высевают травы, причем в первый год перед рыхлением осуществляют нанесение на поверхность земли сорбентов, после нанесения сорбентов рыхление осуществляют на глубину 25-27 см с последующей промывкой дождеванием. Однако данный способ применим только в пустынных условиях на песчаных почвах.From the RF patent No. 2113094 there is known a method for the biological reclamation of sandy lands contaminated with drilling wastewater in desert and semi-desert zones. According to the known method, the land is cultivated, reclamation is carried out in stages over three years, and in the first year the land is cultivated by loosening to a depth of 22-25 cm, then chiseling is carried out to the same depth and chemical ameliorants are applied, after which plowing is carried out to a depth of 25-25 cm. 27 cm, in the second year phytomeliorative measures are carried out in the form of planting shrubs and subshrubs, in the third year shrubs, subshrubs and grasses are also planted, and in the first year, before loosening, sorbents are applied to the surface of the earth, after applying sorbents, loosening is carried out to a depth of 25- 27 cm with subsequent rinsing by sprinkling. However, this method is applicable only in desert conditions on sandy soils.

Из уровня техники (патент РФ №2459398) известен способ рекультивации почв, загрязненных минерализованными водами. Этот способ включает интенсивное рыхление, внесение сорбента, химмелиоранта, интенсивный полив дождеванием и высадку растительных культур. При этом в качестве сорбента используют сухие запрессованные брикеты избыточного ила. Отработанные брикеты удаляют из почвы путем просеивания последней на виброситах. В качестве химмелиоранта используют рассыпчатый влажный избыточный ил. При содержании солей в почве более 10 мас. %, осуществляют предварительный вывоз и промывку засоленного грунта пресной водой. Расход воды на полив дождеванием составляет 450-500 м3/га. В качестве растительных культур используют растения-галофиты, например, амарант, полынь. Метод не подходит для рекультивации земель с сульфатным методом засоления и может вызывать поднятие уровня грунтовых вод.From the prior art (RF patent No. 2459398) a method is known for recultivating soils contaminated with mineralized waters. This method includes intensive loosening, application of sorbent, chemical ameliorant, intensive sprinkling and planting of crops. In this case, dry pressed briquettes of excess sludge are used as a sorbent. Spent briquettes are removed from the soil by sifting the latter on vibrating screens. Crumbly wet excess sludge is used as a chemical ameliorant. When the salt content in the soil is more than 10 wt. %, carry out preliminary removal and washing of saline soil with fresh water. Water consumption for irrigation by sprinkling is 450-500 m 3 /ha. Halophytic plants, for example, amaranth and wormwood, are used as plant crops. The method is not suitable for reclamation of lands with sulfate salinization and may cause a rise in groundwater levels.

Существует метод рекультивации засоленных почв (заявка на патент РФ №97109011), заключающийся в высевании на засоленной почве галофитов: солерос европейский и/или сарсазан шишковатый, при этом высевание ведут вместе с ксероформными растениями - кокпеком и/или биюргуном с последующей их уборкой Известный способ подходит для глинистых почв, приуроченных к аридным условиям и с хлоридным типом засоления. Сульфатное засоление не учитывается.There is a method for the reclamation of saline soils (RF patent application No. 97109011), which consists in sowing halophytes on saline soil: European saltwort and/or knobby sarsazan, and sowing is carried out together with xeroform plants - kokpek and/or biyurgun with their subsequent harvesting. Known method Suitable for clay soils confined to arid conditions and with chloride type of salinity. Sulfate salinity is not taken into account.

При этом из уровня техники не были выявлены известные способы рекультивации глинистых и суглинистых земель в таежной зоне, загрязненных высокоминерализованными сульфатными водами, поэтому сделать выбор ближайшего аналога к заявляемому объекту не представляется возможным.At the same time, the prior art has not identified known methods for the reclamation of clayey and loamy lands in the taiga zone contaminated with highly mineralized sulfate waters, so it is not possible to select the closest analogue to the claimed object.

Технической задачей изобретения является разработка метода рекультивации и восстановления устойчивого травянистого покрова на глинистых и суглинистых почвах таежной зоны, после загрязнения почвы высокоминерализованными сульфатными водами.The technical objective of the invention is to develop a method for reclamation and restoration of stable grass cover on clay and loamy soils of the taiga zone, after soil contamination with highly mineralized sulfate waters.

Техническим результатом является повышение эффективности рекультивации нарушенных земель в таежной зоне за счет улучшения водно-физических свойств почвы, снижения содержания в ней сульфатных солей, снижения щелочности почвы, снижение содержания гипса, при одновременном повышении содержания органического вещества и минеральных элементов в почве.The technical result is to increase the efficiency of reclamation of disturbed lands in the taiga zone by improving the water-physical properties of the soil, reducing the content of sulfate salts in it, reducing soil alkalinity, reducing the gypsum content, while simultaneously increasing the content of organic matter and mineral elements in the soil.

Поставленный технический результат достигается предлагаемым способом рекультивации глинистых и суглинистых земель в таежной зоне, загрязненных высокоминерализованными водами, согласно которому рекультивацию проводят в течение двухлетнего периода, для этого в первый год весной участок обрабатываемых загрязненных земель распахивают, вносят в него опил лиственных пород, далее вносят карбамид из расчета 6-8 кг карбамида на 1 м3 внесенного опила, с последующим культивированием верхнего слоя почвы, на второй год в весенний период в почву вносят верховой торф, имеющий слабокислую среду, из расчета 25-30 м3 на 1 га, а затем вносят комплексное минеральное азотно-фосфорно-калийное удобрение из расчета 200 кг этого удобрения на 1 га, проводят культивирование верхнего слоя почвы на глубину 10-15 см, далее через 2-3 недели формируют на обрабатываемых землях растительный покров посредством засевания почвы травосмесью, состоящей из тимофеевки луговой, клевера красного, овсяницы луговой и овсяницы красной, взятых в массовом соотношении 1:1:2,8:1,2 соответственно, причем соотношение объема внесенного в почву в первый год опила с карбамидом к объему внесенного в почву во второй год верхового торфа составляет 1 к 0,125-0,150 соответственно.The stated technical result is achieved by the proposed method of reclamation of clay and loamy lands in the taiga zone, contaminated with highly mineralized waters, according to which reclamation is carried out over a two-year period, for this purpose, in the first year in the spring, a plot of cultivated contaminated land is plowed up, sawdust of deciduous trees is added to it, then urea is added at the rate of 6-8 kg of urea per 1 m 3 of applied sawdust, followed by cultivation of the top layer of soil; in the second year in the spring, high-moor peat, which has a slightly acidic environment, is added to the soil at the rate of 25-30 m 3 per 1 ha, and then a complex mineral nitrogen-phosphorus-potassium fertilizer is applied at the rate of 200 kg of this fertilizer per 1 ha, the top layer of soil is cultivated to a depth of 10-15 cm, then after 2-3 weeks a vegetation cover is formed on the cultivated lands by sowing the soil with a grass mixture consisting of meadow timothy, red clover, meadow fescue and red fescue, taken in a mass ratio of 1:1:2.8:1.2, respectively, and the ratio of the volume of sawdust with urea added to the soil in the first year to the volume of topsoil applied to the soil in the second year peat is 1 to 0.125-0.150, respectively.

Опил лиственных пород вносят в обрабатываемую почву из расчета 200 м3 на 1 га при 15-20% влажности.Hardwood sawdust is added to the cultivated soil at the rate of 200 m 3 per 1 ha at 15-20% humidity.

Культивирование верхнего слоя почвы после внесения опила и карбамида производят на глубину 10-15 см.Cultivation of the top layer of soil after adding sawdust and urea is carried out to a depth of 10-15 cm.

Комплексное минеральное азотно-фосфорно-калийное удобрение включает азот: фосфор: калий в соотношении 16%: 16%: 16%.Complex mineral nitrogen-phosphorus-potassium fertilizer includes nitrogen: phosphorus: potassium in the ratio of 16%: 16%: 16%.

Засевание почвы травосмесью производят из расчета тимофеевки луговой 15 кг/га, клевера красного 15 кг/га, овсяницы луговой 42 кг/га и овсяницы красной 18 кг/га. Указанный технический результат обеспечивается за счет следующего.Sowing of the soil with a grass mixture is carried out at the rate of meadow timothy 15 kg/ha, red clover 15 kg/ha, meadow fescue 42 kg/ha and red fescue 18 kg/ha. The specified technical result is achieved due to the following.

Следует отметить, что рекультивация земель всегда предполагает ведение восстановительных работ, которые в результате своего проведения должны повысить плодородность почвы и вернуть ей ее прежние природные качества. Существует два этапа рекультивации: технический и биологический. Обычно для восстановления засоленных почв применяют биологическую рекультивацию, которая включает в себя спектр агротехнических работ, проводимых с целью восстановления плодородия и иных показателей почвы.It should be noted that land reclamation always involves restoration work, which, as a result of its implementation, should increase the fertility of the soil and return it to its former natural qualities. There are two stages of reclamation: technical and biological. Typically, to restore saline soils, biological reclamation is used, which includes a range of agrotechnical work carried out to restore fertility and other soil indicators.

При этом методы биологической рекультивации для различных типов земель, как правило, отличаются друг от друга. Это обусловлено тем, что различные почвы различаются по составу, по физическим параметрам, по структуре. Например, рекультивация засоленных песчаных земель направлена не только на восстановление их плодородия путем очистки от токсикантов, но предусматривает технологические приемы для исключения ветровой эрозии песчаного грунта; рекультивация земель в условиях Крайнего Севера предусматривает приемы, направленные на сохранения тепла в почве, чтобы высаживаемые растения не замерзли, например, гранулирование семян и т.п.At the same time, methods of biological reclamation for different types of land, as a rule, differ from each other. This is due to the fact that different soils differ in composition, physical parameters, and structure. For example, the reclamation of saline sandy lands is aimed not only at restoring their fertility by removing toxicants, but also provides technological methods to prevent wind erosion of sandy soil; land reclamation in the Far North involves techniques aimed at preserving heat in the soil so that the planted plants do not freeze, for example, seed granulation, etc.

Главной особенностью таежной зоны, почвы которой предусматривает рекультивировать заявляемый способ, является наличие заболоченных территорий, ввиду низкого испарения. Основная особенность, характерная для таежных почв, это наличие кремнезема. Из-за него образуется горизонт вымывания. В результате этого грунт сверху вымывается и оседает внизу, образовывая плотный горизонт бурного цвета. Все таежные почвы объединяет отсутствие глубокого плодородного слоя. Верхний слой тонкий и малоплодородный. Особенно не хватает кальция и азота. Низкие температуры замедляют процесс разложения органических веществ (https://karatu.ru/pochva-tajgi/#i-30). Исходя из этого, совокупность признаков предлагаемого способа имеет свою особенность, в отличие от известных способов рекультивации на других почвах, и направлена на рекультивацию именно таежных земель, загрязненных сульфатными соединениями.The main feature of the taiga zone, the soil of which is to be reclaimed by the proposed method, is the presence of wetlands due to low evaporation. The main feature characteristic of taiga soils is the presence of silica. Because of this, a washout horizon is formed. As a result, the soil from above is washed away and settles below, forming a dense horizon of stormy color. All taiga soils are united by the absence of a deep fertile layer. The top layer is thin and infertile. There is especially a lack of calcium and nitrogen. Low temperatures slow down the process of decomposition of organic substances (https://karatu.ru/pochva-tajgi/#i-30). Based on this, the set of features of the proposed method has its own peculiarity, in contrast to known methods of reclamation on other soils, and is aimed at the reclamation of taiga lands contaminated with sulfate compounds.

Особенностью засоления почв высокоминерализованными водами в таежных ландшафтах и промывном водном режиме является образование гипссодержащих почв (почвогрунтов), которые характеризуются неблагоприятными механическими свойствами и щелочной реакцией.A feature of soil salinization by highly mineralized waters in taiga landscapes and leaching water regime is the formation of gypsum-containing soils (soils), which are characterized by unfavorable mechanical properties and an alkaline reaction.

Благодаря тому, что рекультивацию предлагаемым способом проводят в течение двухлетнего периода и в каждый период предусматривается обработка почвы определенным рекультивационным материалом, обеспечивается гарантированное снижение сульфатных солей. При этом важным является то, что рекультивационные материалы в первый и во второй год обработки различаются по составу и одновременно используются в строго заявляемом соотношении, а именно: объем внесенного в почву в первый год опила с карбамидом к объему внесенного в почву во второй год верхового торфа составляет 1 к 0,125-0,150 соответственно. Экспериментально было установлено, что при другом соотношении указанных смесей снижение содержания сульфатных солей в почве таежной зоны происходит менее эффективно, что не позволяет за два года в полном мере восстановить плодородие земли.Due to the fact that reclamation using the proposed method is carried out over a two-year period and during each period the soil is treated with a certain reclamation material, a guaranteed reduction in sulfate salts is ensured. It is important that the reclamation materials in the first and second years of treatment differ in composition and are simultaneously used in a strictly stated ratio, namely: the volume of sawdust with urea added to the soil in the first year to the volume of high-moor peat introduced into the soil in the second year is 1 to 0.125-0.150, respectively. It was experimentally established that with a different ratio of these mixtures, the reduction in the content of sulfate salts in the soil of the taiga zone occurs less effectively, which does not allow the fertility of the land to be fully restored in two years.

Кроме того, также экспериментальным путем было установлено, что при рекультивации почв в таежной зоне, загрязненных солями сульфатов, важным моментом явился подбор трав при засевания почвы травосмесью. Учитывая особенности структуры таежных земель, предлагаемая травосмесь должна состоять из тимофеевки луговой, клевера красного, овсяницы луговой и овсяницы красной, взятых в массовом соотношении 1:1:2,8:1,2 соответственно. Тимофеевка луговая, овсяница луговая и овсяница красная относятся к злаковым растениям. А клевер красный - к бобовым. Все указанные многолетние растения являются зимостойкими. Бобовые растения со стержневым корнем способны извлекать питательные вещества и воду из глубоких слоев почвы, злаковые - из верхних. По всему корнеобитаемому слою питательные вещества и влага используются равномерно, что дает возможность получить значительно больший урожай, чем при возделывании этих культур раздельно. То есть в присутствии бобовых, злаковые растения лучше растут. Причем, как оказалось, при использовании именно заявляемого качественного и количественного состава травосмеси, обеспечивается одновременное снижение содержания в почве сульфатных солей и снижение щелочности почвы.In addition, it was also established experimentally that during the reclamation of soils in the taiga zone contaminated with sulfate salts, an important point was the selection of grasses when sowing the soil with a grass mixture. Taking into account the peculiarities of the structure of taiga lands, the proposed grass mixture should consist of meadow timothy, red clover, meadow fescue and red fescue, taken in a mass ratio of 1: 1: 2.8: 1.2, respectively. Timothy grass, meadow fescue and red fescue are cereal plants. And red clover goes with legumes. All of these perennial plants are winter-hardy. Leguminous plants with a tap root are able to extract nutrients and water from the deep layers of the soil, cereals - from the upper layers. Nutrients and moisture are used evenly throughout the root layer, which makes it possible to obtain a significantly larger yield than when cultivating these crops separately. That is, in the presence of legumes, cereal plants grow better. Moreover, as it turned out, when using exactly the declared qualitative and quantitative composition of the grass mixture, a simultaneous reduction in the content of sulfate salts in the soil and a decrease in soil alkalinity are ensured.

Внесение в почву опила с мочевиной (карбамидом) и последующее внесение во второй год верхового торфа с комплексным азотно-фосфорно-калийным удобрением в заявленных соотношениях опила и торфа, обеспечивает повышение содержания органического вещества и минеральных элементов в почве, при одновременном снижении содержания сульфатов.The introduction of sawdust with urea (urea) into the soil and the subsequent application in the second year of high-moor peat with complex nitrogen-phosphorus-potassium fertilizer in the stated ratios of sawdust and peat ensures an increase in the content of organic matter and mineral elements in the soil, while simultaneously reducing the content of sulfates.

Благодаря совокупности агромелиоративных приемов заявляемого способа обеспечивается высокая эффективность рекультивации земель таежной зоны, загрязненных минерализованными сульфатными водами, обеспечивается восстановление плодородия.Thanks to the set of agro-reclamation techniques of the proposed method, high efficiency of reclamation of lands in the taiga zone contaminated with mineralized sulfate waters is ensured, and fertility restoration is ensured.

В результате осуществления предлагаемого способа образуется новая миниэкосистема, обладающая способностью к самовосстановлению, связыванию, обезвреживанию и разложению токсических сульфатных соединений.As a result of the implementation of the proposed method, a new mini-ecosystem is formed that has the ability to self-heal, bind, neutralize and decompose toxic sulfate compounds.

Были проведены дополнительные исследования на опытной делянке, почва которой также характеризовалась наличием большого количества сульфатов.Additional studies were carried out on an experimental plot, the soil of which was also characterized by the presence of large amounts of sulfates.

Рекультивация выполнялась с тем отличием, что количество опила с мочевиной (карбамидом) на первом этапе и последующее внесение на втором этапе верхового торфа было в другом объемном соотношении, а именно 1 к 0,09 соответственно. Остальные операции выполнялись в соответствии с заявляемым способом. Были получены следующие результаты: снижение сульфатов на 10% к первоначальному; рН практически остался прежним; семена травосмеси взошли очагами, неравномерно, т.е. отсутствовал единый растительный покров. Это доказывает существенность заявляемого признака по соотношению используемых рекультивационных материалов в первом и втором году рекультивации. А также существенным является связь этого признака с предлагаемым составом травосмеси.Reclamation was carried out with the difference that the amount of sawdust with urea (urea) at the first stage and the subsequent introduction of high-moor peat at the second stage was in a different volumetric ratio, namely 1 to 0.09, respectively. The remaining operations were performed in accordance with the claimed method. The following results were obtained: reduction of sulfates by 10% compared to the original; The pH remained virtually the same; the seeds of the grass mixture sprouted in patches, unevenly, i.e. there was no uniform vegetation cover. This proves the significance of the claimed feature in terms of the ratio of reclamation materials used in the first and second years of reclamation. The connection of this characteristic with the proposed composition of the grass mixture is also significant.

Таким образом, предлагаемое изобретение характеризуется совокупностью взаимообусловленных признаков, которые все участвуют в обеспечении достижения технического результата, т.к. этот результат проявляется только при использовании этого технического решения в целом.Thus, the proposed invention is characterized by a set of interdependent features, which all participate in ensuring the achievement of a technical result, because this result only appears when using this technical solution as a whole.

Кроме того, любые определения, использующиеся в настоящей заявке, следует рассматривать как поясняющие, но не как ограничивающие настоящее изобретение.In addition, any definitions used in this application should be considered as illustrative and not as limiting of the present invention.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими рисунками:The proposed method is illustrated by the following figures:

- на Рис. 1. приведена динамика содержания сульфат-ионов и ионов кальция в водной вытяжке исследуемого почвогрунта таежной зоны (слой 0-10 см);- in Fig. 1. shows the dynamics of the content of sulfate ions and calcium ions in the water extract of the studied soil in the taiga zone (0-10 cm layer);

- на Рис. 2. приведена кислотность почвогрунта в разные периоды рекультивации. Пример реализации предлагаемого способа.- in Fig. 2. The acidity of the soil during different periods of reclamation is given. An example of the implementation of the proposed method.

Предлагаемый способ использовался для рекультивации засоленного в результате аварийного разлива рассолов участка в таежной зоне.The proposed method was used for the reclamation of an area in the taiga zone that was saline as a result of an emergency brine spill.

Перед рекультивацией почвогрунт характеризовался щелочной реакцией (рНвод=8,2), содержание сульфат-ионов и ионов кальция в водной вытяжке корнеобитаемого слоя загрязненного почвогрунта составило 17,6 ммоль/100 г и 9,5 ммоль/100 г соответственно. Хлоридное засоление на участке отсутствует.Before reclamation, the soil was characterized by an alkaline reaction (pHwater = 8.2), the content of sulfate ions and calcium ions in the water extract of the root layer of the contaminated soil was 17.6 mmol/100 g and 9.5 mmol/100 g, respectively. There is no chloride salinity at the site.

Рекультивацию почвы проводили в два этапа в следующей последовательности.Soil reclamation was carried out in two stages in the following sequence.

В первый год весной (конец апреля - начало мая) верхний слой почвогрунта распахивали, после этого вносили опилки, которые равномерно разместили по участку, затем внесли мочевину (карбамид). Опил с мочевиной перемешивали с верхним слоем почвы путем культивирования на небольшую глубину (около 10-15 см). При этом использовали опил лиственных пород из расчета 40 тонн (200 м3) на 1 га при 15-20% влажности. Расчет необходимого количества карбамида (мочевины) для подкисления опилок и устранения дефицита азота в корнеобитаемом слое почвы рассчитывали на объемную массу, и это количество в конкретном примере составляло 6 кг мочевины на 1 м3 указанных опилок (предлагаемый способ в оптимальных вариантах предусматривает использование мочевины в количестве 6-8 кг на 1 м3 опила).In the first year, in the spring (late April - early May), the top layer of soil was plowed, after which sawdust was added, which was evenly placed over the site, then urea (urea) was added. Sawdust and urea were mixed with the top layer of soil by cultivating to a shallow depth (about 10-15 cm). In this case, hardwood sawdust was used at the rate of 40 tons (200 m 3 ) per 1 ha at 15-20% humidity. The calculation of the required amount of carbamide (urea) to acidify sawdust and eliminate nitrogen deficiency in the root layer of soil was calculated by volumetric mass, and this amount in a specific example was 6 kg of urea per 1 m 3 of the specified sawdust (the proposed method in optimal cases involves the use of urea in an amount 6-8 kg per 1 m 3 of sawdust).

На второй год в весенний период на участок вносили верховой торф, имеющий слабокислую среду, из расчета 25 м3 на 1 га (предлагаемый способ в оптимальных вариантах предусматривает использование верхового торфа в количестве 25-30 м3 кг на 1 га), далее вносили азотно-фосфорно-калийные минеральные удобрения в виде NPK, нитроаммофоски, которые включают азот: фосфор: калий, например, (но не ограничиваясь только этим), в соотношении 16%:16%:16%, из расчета 200 кг на 1 га. При этом принимали во внимание, что соотношение объема внесенного в почву в первый год опила с карбамидом к объему внесенного в почву во второй год верхового торфа составляло 1 к 0,125 соответственно (предлагаемый способ в оптимальных вариантах предусматривает соотношение объема внесенного в почву в первый год опила с карбамидом к объему внесенного в почву во второй год верхового торфа 1 к 0,125÷0,150 соответственно).In the second year, in the spring, high-moor peat, which has a slightly acidic environment, was added to the site at the rate of 25 m 3 per 1 ha (the proposed method in optimal cases involves the use of high-moor peat in an amount of 25-30 m 3 kg per 1 ha), then nitrogen was added - phosphorus-potassium mineral fertilizers in the form of NPK, nitroammophosphates, which include nitrogen: phosphorus: potassium, for example, (but not limited to this), in the ratio of 16%: 16%: 16%, at the rate of 200 kg per 1 ha. At the same time, it was taken into account that the ratio of the volume of sawdust with urea added to the soil in the first year to the volume of high-moor peat introduced into the soil in the second year was 1 to 0.125, respectively (the proposed method in optimal cases provides for the ratio of the volume of sawdust added to the soil in the first year with urea to the volume of high-moor peat introduced into the soil in the second year 1 to 0.125÷0.150, respectively).

Далее проводили культивацию верхнего 10-15 см слоя почвогрунта.Next, the top 10-15 cm layer of soil was cultivated.

Через 2-3 недели производили засев травосмеси, состоящей из тимофеевки луговой, клевера красного, овсяницы луговой и овсяницы красной, взятых в массовом соотношении 1:1:2,8:1,2 соответственно. Посев трав производили равномерным распределением семян по поверхности почвогрунта методом разброса. После разброса семян проводили культивацию поверхностного слоя почвы. Конкретный состав травосмеси был следующим: овсяница луговая 42 кг/га, овсяница красная 18 кг/га, тимофеевка луговая 15 кг/га и клевер красный 15 кг/га (но, не ограничиваясь только этим оптимальным вариантом). Для расчета нормы высева использовали коэффициент 1,5, так как подразумевалось восстановление почвенно-растительного покрова именно в таежной зоне и при негативном воздействии климата в этой зоне.After 2-3 weeks, a grass mixture was sown, consisting of meadow timothy, red clover, meadow fescue and red fescue, taken in a mass ratio of 1:1:2.8:1.2, respectively. Sowing of grasses was carried out by uniformly distributing seeds over the surface of the soil using the scattering method. After scattering the seeds, the surface layer of soil was cultivated. The specific composition of the grass mixture was as follows: meadow fescue 42 kg/ha, red fescue 18 kg/ha, timothy 15 kg/ha and red clover 15 kg/ha (but not limited to this optimal option). To calculate the seeding rate, a coefficient of 1.5 was used, since it meant the restoration of soil and vegetation cover specifically in the taiga zone and under the negative influence of climate in this zone.

После рекультивации наблюдался следующий эффект:After reclamation, the following effect was observed:

- снижение количества сульфат-ионов на 60% (было 17,6 ммоль/100 г почвы; стало 10,5 ммоль/100 г почвы) (см. Рис. 1);- reduction in the amount of sulfate ions by 60% (was 17.6 mmol/100 g of soil; now 10.5 mmol/100 g of soil) (see Fig. 1);

- снижение водородного показателя рН с 8,2 до 7,7 (т.е. практически почва стала нейтральной) (см. Рис. 2).- decrease in pH value from 8.2 to 7.7 (i.e., the soil has practically become neutral) (see Fig. 2).

Также следует отметить улучшение водно-физических свойств почвы и увеличение содержания органического вещества.Also noteworthy is the improvement in the water-physical properties of the soil and an increase in the content of organic matter.

До рекультивации загрязненный сульфатами почвогрунт таежной зоны характеризовался очень плотным сложением, глинистым составом, содержание органического вещества было менее 1%. Механическая обработка поверхностного слоя, внесение на первом этапе опилок и мочевины, а на втором этапе - верхового торфа комплексного удобрения, способствовали появлению комковатой структуры до глубины 10-12 см и увеличению содержания органического вещества до 6,3%.Before reclamation, the soil contaminated with sulfates in the taiga zone was characterized by a very dense composition, clay composition, and the content of organic matter was less than 1%. Mechanical treatment of the surface layer, the introduction of sawdust and urea at the first stage, and complex fertilizer at the second stage - high-moor peat, contributed to the appearance of a lumpy structure to a depth of 10-12 cm and an increase in the content of organic matter to 6.3%.

Содержание гипса в поверхностном слое обрабатываемой почвы немного возросло, однако совокупность мелиоративных мероприятий предлагаемого способа уменьшили негативное водоудерживающее действие гипса на растительность, что подтвердилось наличием сплошного поверхностного покрова засеваемыми травами.The content of gypsum in the surface layer of the cultivated soil increased slightly, however, the combination of reclamation measures of the proposed method reduced the negative water-retaining effect of gypsum on vegetation, which was confirmed by the presence of a continuous surface cover of sown grasses.

По итогам второго года проведения рекультивационных работ для мелиоративных культур наблюдается хорошая всхожесть и рост растений до созревания семян.Based on the results of the second year of reclamation work for reclamation crops, good germination and plant growth are observed until the seeds ripen.

Таким образом, предлагаемая технология является эффективной для рекультивации минерализованных почв таежной зоны, загрязненных сульфатами, и позволяет за два года полностью восстановить плодородие нарушенных земель.Thus, the proposed technology is effective for the reclamation of mineralized soils of the taiga zone contaminated with sulfates, and allows for the complete restoration of the fertility of disturbed lands in two years.

Отмечается необходимость полива, если погодные условия летнего периода будут характеризоваться высокими температурами и малым количеством осадков.The need for watering is noted if summer weather conditions are characterized by high temperatures and low precipitation.

Заявляемый способ позволяет значительно уменьшить фитотоксичность почвы, повысить плодородие почвы, оптимизировать механические свойства и обеспечить устойчивый растительный покров.The inventive method can significantly reduce soil phytotoxicity, increase soil fertility, optimize mechanical properties and ensure stable plant cover.

Claims (5)

1. Способ рекультивации глинистых и суглинистых земель в таежной зоне, загрязненных высокоминерализованными водами, характеризующийся тем, что рекультивацию проводят в течение двухлетнего периода, для этого в первый год весной участок обрабатываемых загрязненных земель распахивают, вносят в него опил лиственных пород, далее вносят карбамид из расчета 6-8 кг карбамида на 1 м3 внесенного опила, с последующим культивированием верхнего слоя почвы; на второй год в весенний период в почву вносят верховой торф, имеющий слабокислую среду, из расчета 25-30 м3 на 1 га, а затем вносят комплексное минеральное азотно-фосфорно-калийное удобрение из расчета 200 кг этого удобрения на 1 га, проводят культивирование верхнего слоя почвы на глубину 10-15 см, далее через 2-3 недели формируют на обрабатываемых землях растительный покров посредством засевания почвы травосмесью, состоящей из тимофеевки луговой, клевера красного, овсяницы луговой и овсяницы красной, взятых в массовом соотношении 1:1:2,8:1,2 соответственно, причем соотношение объема внесенного в почву в первый год опила с карбамидом к объему внесенного в почву во второй год верхового торфа составляет 1:0,125÷0,150 соответственно.1. A method for the reclamation of clayey and loamy lands in the taiga zone, contaminated with highly mineralized waters, characterized by the fact that reclamation is carried out over a two-year period; for this, in the first year in the spring, a plot of cultivated contaminated land is plowed up, sawdust of deciduous trees is added to it, then urea is added from calculating 6-8 kg of urea per 1 m 3 of sawdust applied, followed by cultivation of the top layer of soil; in the second year in the spring, high-moor peat, which has a slightly acidic environment, is added to the soil at the rate of 25-30 m 3 per 1 ha, and then a complex mineral nitrogen-phosphorus-potassium fertilizer is applied at the rate of 200 kg of this fertilizer per 1 ha, cultivation is carried out top layer of soil to a depth of 10-15 cm, then after 2-3 weeks a vegetation cover is formed on the cultivated lands by sowing the soil with a grass mixture consisting of meadow timothy, red clover, meadow fescue and red fescue, taken in a mass ratio of 1:1:2 .8:1.2, respectively, and the ratio of the volume of sawdust with urea added to the soil in the first year to the volume of high-moor peat introduced into the soil in the second year is 1:0.125÷0.150, respectively. 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что опил лиственных пород вносят в обрабатываемую почву из расчета 200 м3 на 1 га при 15-20% влажности.2. The method according to claim 1, characterized in that hardwood sawdust is added to the cultivated soil at the rate of 200 m 3 per 1 hectare at 15-20% humidity. 3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что культивирование верхнего слоя почвы после внесения опила и карбамида производят на глубину 10–15 см. 3. The method according to claim 1, characterized in that the cultivation of the top layer of soil after adding sawdust and urea is carried out to a depth of 10–15 cm. 4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что комплексное минеральное азотно-фосфорно-калийное удобрение включает азот:фосфор:калий в соотношении 16%:16 %:16%.4. The method according to claim 1, characterized in that the complex mineral nitrogen-phosphorus-potassium fertilizer includes nitrogen:phosphorus:potassium in the ratio 16%:16%:16%. 5. Способ по п.1, характеризующийся тем, что засевание почвы травосмесью производят из расчета тимофеевки луговой 15 кг/га, клевера красного 15 кг/га, овсяницы луговой 42 кг/га и овсяницы красной 18 кг/га.5. The method according to claim 1, characterized in that the soil is sowed with a grass mixture at the rate of meadow timothy 15 kg/ha, red clover 15 kg/ha, meadow fescue 42 kg/ha and red fescue 18 kg/ha.
RU2023107240A 2023-03-27 Method for reclamation of clay and loamy lands in the taiga zone, contaminated with highly mineralized waters RU2805255C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805255C1 true RU2805255C1 (en) 2023-10-13

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1360615A1 (en) * 1986-04-29 1987-12-23 Курский сельскохозяйственный институт им.проф.И.И.Иванова Method of recultivating spoil heaps of opencast developments
RU2236393C1 (en) * 2003-12-24 2004-09-20 Балабушевич Александр Георгиевич Complex fertilizer
RU2459398C2 (en) * 2010-11-03 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method of land reclamation contaminated with mineralised waters
RU2464114C2 (en) * 2010-05-26 2012-10-20 Татьяна Владимировна Григорьева Method of decontamination of hydrocarbon-bearing slimes
CN110527519A (en) * 2019-09-05 2019-12-03 中国科学院过程工程研究所 A kind of soil-repairing agent and its application after chromium-polluted soil reparation in inhibition " brightness reversion "

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1360615A1 (en) * 1986-04-29 1987-12-23 Курский сельскохозяйственный институт им.проф.И.И.Иванова Method of recultivating spoil heaps of opencast developments
RU2236393C1 (en) * 2003-12-24 2004-09-20 Балабушевич Александр Георгиевич Complex fertilizer
RU2464114C2 (en) * 2010-05-26 2012-10-20 Татьяна Владимировна Григорьева Method of decontamination of hydrocarbon-bearing slimes
RU2459398C2 (en) * 2010-11-03 2012-08-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method of land reclamation contaminated with mineralised waters
CN110527519A (en) * 2019-09-05 2019-12-03 中国科学院过程工程研究所 A kind of soil-repairing agent and its application after chromium-polluted soil reparation in inhibition " brightness reversion "

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Okur et al. Soil salinization and climate change
Norman et al. Soil fertilization and mineral nutrition in US mechanized rice culture
RU2459398C2 (en) Method of land reclamation contaminated with mineralised waters
CN107182509B (en) Method for promoting organization of saline-alkali barren soil by utilizing compound microorganisms
Mohamed Management of salt-affected soils in the Nile Delta
CN111153750A (en) Fertilizer for promoting suaeda salsa to restore coastal severe saline-alkali soil and detection method
Wallace Use of soil conditioners in landscape soil preparation
Goh et al. Managing soil environment and its major impact on oil palm nutrition and productivity in Malaysia
Wallace Some living plants and some additional products useful as soil conditioners and in various technologies
RU2336684C2 (en) Method revegetation of affected soils
Osman et al. Problem soils and their management
RU2805255C1 (en) Method for reclamation of clay and loamy lands in the taiga zone, contaminated with highly mineralized waters
Landis Management of forest nursery soils dominated by calcium salts
Rao et al. Coastal saline soils of Gujarat: problems and their management
CN111010919B (en) Biochemical improvement method for severe saline-alkali soil
Fairhurst et al. Mineral deficiencies and toxicities
KR101348806B1 (en) Method for soil remediation in reclaimed land and salty land
Yassin et al. Assessment of the Compost Addition and Sandification to Overcome the Calcium Carbonate Problems in Heavy Clay Calcareous Soils at El-Farafra Oasis–Egypt
Kellogg Soil
Saini et al. Chapter-8 recent advances in management of salt affected soils for enhancing crop productivity
RU2107422C1 (en) Method of laying perennial plants on stony soils
Sudha Chapter-1 Problem soil and its management
Kafkafi et al. A Tool for Efficient Fertilizer and Water Management
Kalinitchenko et al. Phosphogypsum: P fertilizer by-Product and soil amendment.
Qayyum et al. Salt-affected soils: sources genesis and management