Способ мелиорации земель, загрязненных радионуклидами

 

Способ относится к сельскохозяйственному производству, к мелиорации пахотных земель, загрязненных радионуклидами. Цель изобретения - свести до минимума горизонтальную миграцию радионуклидов с загрязненной пашни, закрепить, локализовать их на месте выпадения и изолировать от корневой системы растений. Способ реализуется через устройство на пахотных землях валов-канав с культивированием в выемочной части тростника обыкновенного, который через 6-8 лет прикатывают и засыпают почвой с гребня вала. Затем рядом с бывшим валом формируют новый. Таким образом, что его центральная продольная ось совпадает с продольной осью выемочной части предшествующего валы-канавы. Шести, восьмилетний цикл сполаживания и возобновления валов-канав проводится с продвижением их вверх по склону до полной ротации тростника на всем поле и создания в подпахотном горизонте сплошной органической прослойки из тростника. При последнем цикле валы не сполаживаются, и выемочная часть их вводится в севооборот. В процессе формирования валов вносят химические мелиоранты послойно в каждые 20-25 см перемещаемого почвогрунта. Способ позволяет использовать пашню без тяжелых экологических последствий. 4 ил.

Способ относится к сельскохозяйственному производству, в частности к мелиорации пахотных земель, загрязненных радионуклидами.

Известна система мелиорации пашни по снижению поступления радионуклидов в продукцию растениеводства. Она включает подбор культур, агротехнические и агрохимические мероприятия.

Однако эта система лишь снижает в определенной степени поступление радионуклидов в культурные растения, но не очищает почву от них, не исключает свободную их миграцию с поверхностным стоком в водоемы, на лесные, луговые угодья, в многолетние плодовые насаждения. Кроме того, повышенные дозы фосфорных удобрений при этой системе усугубляют загрязнения окружающей среды за счет увеличения миграции подвижного фосфора в водоемы, где вызывает бурную эвтрофикацию. В прудах, водохранилищах, озерах вода становится малопригодной даже для хозяйственных нужд.

Известная система лишь ограничивает поступление радионуклидов в растение. И здесь сохраняется опасность смыва радионуклидов, водорастворимых азота и фосфора со всеми вытекающими последствиями (загрязнение лесных и луговых угодий, эвтрафикация водоемов).

Известно также техническое решение изоляции корнеобитаемого слоя от загрязненной части почвенного профиля путем применения разовой глубокой ярусной вспашки и создание в последующие годы устойчивого в противоэрозионном отношении агрофона с широким применением обработки почвы без оборота пласта (1).

По своему функциональному назначению, элементам технологии это решение более близкое к предлагаемому способу мелиорации почв, загрязненных радионуклидами, и принимается нами за прототип.

Однако достигнуть цели с помощью ярусной обработки можно только сразу после выпадения на почву радионуклидов. Но как бы ни были заделаны глубоко радионуклиды, не удается их изолировать от проводящей корневой системы. У основных культур глубина проникновения корневой системы достигает одного метра и более.

Кроме того, только безотвальной обработкой невозможно создать высокоустойчивый противоэрозионный фон. В структуре посевных площадей в интенсивном земледелии до 30% пропашных культур, после которых остается очень мало растительных остатков. К тому же они представляют ценные корма, либо очень грубостебельную, крупную массы (подсолнечник, кукуруза), которую приходится измельчать и заделывать в почву. На этих фонах эрозия развивается до катастрофических размеров.

Ярусная вспашка может совпадать с годом очень интенсивного поверхностного стока. В результате размывы в нижней трети склонов достигнут глубины (20-30 см) размещения радионуклидов.

В целом техническое решение изоляции радионуклидов с помощью ярусной вспашки и последующих безотвальных обработок не исключает миграцию радионуклидов в водоемы, на лесные и луговые угодья, не изолирует корневую систему растений от загрязненной части почвенного профиля.

Цель изобретения свести до минимума горизонтальную миграцию радионуклидов с загрязненной пашни, закрепить, локализировать их на месте выпадения и изолировать от деятельной корневой системы культурных растений.

На фиг. 1-4 показана последовательность осуществления способа. Способ включает поделку параллельных валов-канав 2 на пашне с выращиванием в выемочной части (тростника обыкновенного), послойное внесение мелиорантов (фосфора, калия, кальция) в процессе формирования водозадерживающего вала.

Способ осуществляется следующим образом На пашне перпендикулярно к линиям поверхностного стока устраивают валы-канавы с расстоянием для максимального задержания поверхностного стока и исключения размыва почвы между ними (30-60 метров друг от друга и высотой над поверхностью почвы 0,4-0,5 м, а выемочную часть 3 засевают тростником обыкновенным. Через 6-8лет, после полного развития тростника, накопление в выемочной части органики его прикатывают, а затем почву с вала 2 перемешают на прикатанный тростник 4 до полного выравнивания поверхности почвы 1. После выравнивания, выше по склону, в сопряженных границах прежнего вала, производят поделку выемочной части 3 нового вала 2 со смешением почвогрунта на выемку предшествующего вала таким образом, что центральная продольная ось 7 нового вала 2 совпадает с продольной осью 8 выемки 3 предшествующего вала 2. В результате органическая масса тростника 4 размещается на глубине 60-80 см. В выемочной части 3 с середины мокрого откоса 5 вала 2 начинается возобновительный рост тростника 6, постепенно заполняющего все пространство выемочной части 3. Через 6-8 лет погребение тростника повторяется. Этот цикл повторяется до тех пор, пока вся пашня не пройдет через ротацию тростника.

Для предлагаемого способа характерными являются следующие признаки: формирование валов-канав на пашне,обеспечивающие задержание поверхностного стока, с культивированием в выемочной части их тростника обыкновенного и погребением его через каждые 6-8 лет. В процессе формирования вала производится послойное внесение мелиорантов (фосфора, калия, кальция). Циклический процесс осуществляется с продвижением валов-канав вверх по склону.

Шести-, восьмилетний цикл формирования валов-канав с культивированием тростника в выемочной части заканчивается после полной ротации его на всей площади загрязненной пашни. При последнем цикле валы не сполаживаются, тростник прикатывается, а его новые проростки уничтожаются гербицидом. В дальнейшем валы-канавы будут нести функцию защиты почвы от эрозии.

Указанные признаки в сочетании с тростником создают условия прекращения горизонтальной миграции радионуклидов с пашни на другие угодья, происходит локализация их в выемочной части валов-канав, закрепление в необменную форму и захоронение их на глубину, недоступную для корней культурных растений.

Закрепление в необменную форму и захоронение радионуклидов на большую глубину почвогрунта осуществляется в основном тростником, частично илистой фракцией почвы.

Тростник обыкновенный имеет корневую систему в виде утолщенных подземных стеблей (корневищ), проникающих в почву до глубины 3-5 м. Основная масса корневищ залегает на глубину 0,6-1,0 м. Стебель высотой от 1,0 до 5,0 см.

Закрепление в необменную форму и захоронение радионуклидов протекает следующим образом. С межтеррасного пространства с поверхностным стоком радионуклиды с илистой фракцией почвы поступают в выемочную часть валов-канав. Тростник в выемочной части корневой системой и надземной массой закрепляет радионуклиды.

Корневой системой он распределяет их в почвогрунтах до глубины 3-х и более метров. Верхняя граница захоронения радионуклидов будет находится на глубине 40-50 см. Она определяется глубиной выемочной части.

Таким образом, захоронение радионуклидов тростником производится значительно глубже, чем при вспашке ярусным плугом. В отличие от плуга радионуклиды тростником фиксируются в органической массе корней, которые без доступа кислорода способны к оторфованию, сохраняются длительное время в неразложенном состоянии. Радионуклиды не концентрируются в одном слое, а наоборот сильно рассеиваются в большой массе почвогрунта.

Наземная масса тростника после 6-8 летнего периода будет погребена под валом и окажется на глубине 60 40 см, где также затруднен доступ воздуха, и она длительное время останется в слаборазложившемся состоянии.

Органическая прослойка из тростника будет задерживать вокруг себя воду (эффект рыхлых прослоек в почве) и таким образом создавать условия, препятствующие ее разложению. Концы проводящих корней культурных растений, достигнув органической прослойки из тростника, будут отмирать. Все это дает гарантию изоляции растений от поступления в них радионуклидов.

Ко всему тростник утеплят почву выемочной части за счет накопления снега и мощной органической массы, им обеспечивается полное просачивание снеговой воды в почву. Одновременно тростник выполняет ветроломной полосы. В этой совокупности факторов предлагаемая система мелиорации загрязненной почвы радионуклидами сводит к минимуму действие засухи, водной и ветровой эрозии. В целом создаются благоприятные условия для возделывания сельскохозяйственных культур и исключается опасная миграция радионуклидов с пашни в другие экосистемы.

Способ приемлем и на относительно ровных полях (уклон 0,51 градус). Пример. На поле с уклоном от 0,5 до 4.7 градусов с длиной склона 300-500 м, почвы черноземного типа, сразу после уборки ранней зерновой культуры проводят формирование валов-канав параллельно друг другу с закрепленными водотоками. Расстояние между валами 30-50 м (5). При нарезке валов и их сполаживания в каждый снимаемый 20-25 сантиметровый слой почвы вносят фосфор, калий, кальций в дозах, снижающих поступление радионуклидов в растения. Этот элемент позволяет возделывать культуры на откосах вала с минимальным загрязнением товарной продукции культурных растений до полной ротации тростника.

Весной следующего года в выемочной части, включая и мокрый откос вала, засевают тростник обыкновенный.

Через 6-8 лет после уборки культуры, когда будет накоплена в выемочной части органическая масса тростника, предельно разовьется его корневая система, окупятся затраты на сооружение валов-канав, тростник прикатывают и засыпают почвой с гребня вала до полного его нивелирования (до уровня поверхности поля).

Рядом с бывшими валами выше по склону сооружают новые валы-канавы с формированием гребня над бывшей выемочной частью предшествующего вала так, чтобы центральная продольная ось нового вала совпадала с центральной продольной осью выемочной части предшествующего вала.

Выемочная часть нового вала зарастает постепенно тростником из крайнего рядка выемочной части бывшего вала. Возобновление цикла сооружений валов-канав проводится, пока не наступит полная ротация тростника на всем поле и не будет сформирована на глубине 40-50 см сплошная органическая прослойка из растительной массы тростника.

При последнем цикле валы не сполаживают, тростник прикатывают, а новые проростки уничтожают гербицидом раундапом 4-6 л на гектар. С этого периода в выемочной части, которая к этому времени достаточно заиливается, возделывают культуру севооборота по соответствующей технологии.

В межтеррасном пространстве, на откосах валов-канав во время мелиоративного цикла возделываются культуры по а.с. N 1765919. Все это позволяет на загрязненной территории радионуклидами в результате Чернобыльской аварии возделывать сельскохозяйственные культуры без тяжелых экологических последствий.

Формула изобретения

1. Способ мелиорации земель, загрязненных радионуклидами, включающий обработку почвы и внесение химических мелиорантов, отличающийся тем, что на пахотных землях по горизонталям закладывают систему параллельных валов-канав, располагая вал от канавы вниз по склону, выемочную часть засевают тростником обыкновенным, который через 6-8 лет прикатывают и засыпают почвой с гребня вала до полного выравнивания выемочной части и нивелирования гребня вала до поверхности поля, затем выше по склону формируют следующий вал-канаву, при этом центральная продольная ось вала совпадает с центральной продольной осью выемочной части предшествующего вала-канавы, и повторяют все операции.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при последнем 6-8-летнем цикле почву вала оставляют на месте, после прикатывания тростник уничтожают гербицидом, а выемочную часть вводят в севооборот.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при формировании валов-канав на каждый 20-25-сантиметровый слой перемещаемого почвогрунта вносят химические мелиоранты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4