Способ рекультивации нарушенных при добыче угля земель

Изобретение относится к области рекультивации земель. Способ включает планировку поверхности, внесение химического препарата, включающего гуминовые кислоты и микроорганизмы, вспашку и посев семян. В качестве химического препарата применяют органоминеральное удобрение. Оно содержит торф с адаптированными к нарушенным землям микроорганизмами, азотные, фосфорные, калийные минеральные соли и остаток от гидролиза торфа перекисью водорода и аммиаком и содержащий гуминовые кислоты. Органоминеральное удобрение вносят перед вспашкой в количестве 10-50 т/га. Изобретение позволяет уже после первого года рекультивации увеличить накопление доступного для растений органического вещества, подвижных форм элементов питания, повысить микробиологическую и ферментативную активность, что обеспечивает рост и развитие растений, обогащающих нарушенные при добыче угля земли органическим веществом. 2 табл.

 

Изобретение относится к способам обработки почвы, в частности к способам рекультивации земель, нарушенных при добыче угля.

Известен способ рекультивации посттехногенных земель, включающий внесение в почву органоминеральных удобрений и посев многолетних трав в один прием путем внесения удобрительно-посевного материала, полученного микробиологической трансформацией смеси лигнин-опилки-птичий помет, обогащенного минеральными удобрениями, в который перед гранулированием добавляют семена многолетних трав /1/.

Недостатком способа является его трудоемкость, связанная с процессом компостирования смеси лигнина с опилками и птичьим пометом в присутствии микобионта Paecillomices variottii, а также гранулирования полученного компоста с минеральными удобрениями и семенами трав, предназначенных для биологической рекультивации.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ рекультивации нарушенных при добыче угля земель, заключающийся в том, что нарушенные земли планируют, вносят химические препараты, проводят вспашку, посев семян и инокуляцию микроорганизмами Azotobacter chroococum и Bacillus megaterium. В качестве химических препаратов используют угольные отходы в виде окисленных углей в количестве 8-24 т/га и препарат гуминовых кислот в разведении с водой 1-2:100, причем угольные отходы вносят перед вспашкой, а препарат гуминовых кислот после посева семян с поливом, а также в фазе кущения растений. Инокуляцию микроорганизмами осуществляют в количестве 80-100 г/га с поливом /2/.

Недостатком описанного способа является высокая трудоемкость и дороговизна за счет проведения большого количества операций. Самой дорогостоящей и длительной операцией является выделение и накопление микроорганизмов (бактериальных культур) Azotobacter chroococum, Bacillus megaterium и Pseudomonos aerugenosa, используемых соответственно для увеличения сапрофитной микрофлоры грунта, а также для получения из окисленного угля препарата гуминовых кислот.

Заявляемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков и заключается в том, что способ рекультивации нарушенных при добыче угля земель включает планировку их поверхности, внесение химического препарата, содержащего гуминовые кислоты и микроорганизмы, вспашку и посев семян. Причем в качестве химического препарата применяют органоминеральное удобрение /3/, содержащее торф с адаптированными к нарушенным землям микроорганизмами, азотные, фосфорные, калийные минеральные соли и остаток от гидролиза торфа перекисью водорода и аммиаком, являющийся отходом производства при получении стимулятора роста растений /4/ и содержащий гуминовые кислоты. Органоминеральное удобрение вносят перед вспашкой в количестве 10-50 т/га.

Предлагаемый способ рекультивации нарушенных при добыче угля земель отличается от прототипа тем, что в качестве химического препарата применяют органоминеральное удобрение, содержащее торф, азотные, фосфорные, калийные минеральные соли и остаток от гидролиза торфа перекисью водорода и аммиаком, являющийся отходом производства стимулятора роста растений. Органоминеральное удобрение указанного состава обогащает нарушенные земли органическим веществом и содержит в своем составе адаптированные к ним микроорганизмы.

Следует отметить, что в отличие от прототипа, где для получения из угольных отходов гуминового препарата, выполняющего функцию стимулятора роста растений, а также для увеличения численности сапрофитной микрофлоры используют микроорганизмы, выделение и накопление которых является длительной и дорогостоящей операцией, используемое в заявляемом изобретении органоминеральное удобрение одновременно содержит доступное для растений органическое вещество, адаптированный к почвенным условиям консорциум почвенных микроорганизмов и гуминовый стимулятор роста растений за счет наличия в его составе остатка от гидролиза торфа, являющегося отходом производства стимулятора роста растений. Остаток от гидролиза торфа содержит водорастворимые и легкогидролизуемые соединения, обладающие высокой биологической активностью. Использование органоминерального удобрения указанного состава в способе рекультивации нарушенных при добыче угля земель обеспечивает сокращение числа операций и снижение трудозатрат на осуществление процесса биологической рекультивации.

Граничные количества внесения органоминерального удобрения для рекультивации нарушенных при добыче угля земель обусловлены содержанием в нем биологически активных веществ и минеральных компонентов, необходимых для роста и развития травяной культуры.

Деляночные опыты проводили на территории Краснобродского месторождения Прокопьевского района Кемеровской области, нарушенной в результате ведения горных работ при добыче угля. Перемещенный в процессе планирования грунт состоит из аргиллитов, алевролитов, кварца, слюды, каолинита и, в незначительной степени, непромышленных прослоев угля и характеризуется слабощелочной реакцией среды (рН водн.=7,9-8,0), высокой зольностью (А°=79,2-82,4%). Содержание подвижных форм фосфора составляет 10,1-12,5 мг/100 г, калия 7,2-7,7 мг/100 г, азота 1,3-2,4 мг/100 г. Валовое содержание органического азота и углерода, свидетельствующее о потенциальном плодородии грунта, колеблется в пределах 0,6-0,8% и 4,4-5,5% соответственно. Содержание подвижных форм азота и углерода от валового составляет 0,2% и 1,1% соответственно. Тип засоления - хлоридно-карбонатный.

В примере 1 приведен способ получения органоминерального удобрения. Для приготовления органоминерального удобрения брали низинный торф степени разложения 30%, зольности 17%, влажности 65% и остаток от гидролиза этого торфа 10%-ным водным раствором перекиси водорода и 10%-ным водным раствором аммиака, влажность которого 84%.

Пример 1.

Для приготовления органоминерального удобрения /3/ низинный торф в количестве 62,5 мас.% (на а.с.в.) и остаток от гидролиза торфа перекисью водорода и аммиаком, содержащий гуминовые кислоты и являющийся отходом производства стимулятора роста растений /4/, в количестве 6,9 мас.% (на а.с.в.) смешивают в лопастном смесителе в течение 8-10 минут. Полученную однородную смесь, являющуюся основой органоминерального удобрения, погружают в герметичную тару и выдерживают до исчезновения запаха аммиака. Затем, в полученную основу органоминерального удобрения добавляют мочевину, двойной суперфосфат, сернокислый калий в соотношении 1:1:1 по действующему веществу в количестве 30,6 мас.%. Органоминеральную смесь перемешивают в лопастном смесителе 8-10 минут. Полученное органоминеральное удобрение готово к использованию в качестве мелиоранта.

В примере 2 приведен способ рекультивации нарушенных при добыче угля земель.

Пример 2.

Поверхность земель, нарушенных при добыче угля, планировали, разравнивали, вносили органоминеральное удобрение, содержащее торф с адаптированными к нарушенным землям микроорганизмами, азотные, фосфорные, калийные минеральные соли и остаток от гидролиза торфа перекисью водорода и аммиаком, содержащий гуминовые кислоты, в количестве 10 т/га, затем производили вспашку и посев семян донника. Выбор донника обусловлен тем, что эта культура способна давать на угольных отвалах такой же урожай зеленой массы, что и на черноземах, обогащать грунт азотом. Семена донника брали в трехкратной норме. Результаты эксперимента представлены в таблицах 1 и 2.

Пример 3.

По примеру 2 осуществляли подготовку поверхности земель, нарушенных при добыче угля, вносили органоминеральное удобрение, производили вспашку и посев семян донника. Доза внесения органоминерального удобрения составила 50 т/га.

В табл.1 и 2 представлены сравнительные данные по агрохимическим, микробиологическим свойствам, ферментативной активности, структуре урожая и урожайности зеленой массы донника предлагаемого способа с контрольным вариантом (без внесения органоминерального удобрения, играющего роль мелиоранта) и известным способом (прототипом).

Как показал опыт, после внесения органоминерального удобрения на практически биологически инертный грунт земли, нарушенной при добыче угля, в нем повышается, по сравнению с контрольным вариантом, содержание органического углерода (Собщ.) и подвижного, доступного для растений органического вещества (Сщ/р - углерода, извлекаемого 0,1 н NaOH), являющегося носителем биологической активности. Провести сравнение этих важных агрохимических показателей (Собщ. и Сщ/р) с прототипом не представляется возможным, так как под параметром «гумус» в прототипе принимается, по всей вероятности, процентное содержание общего углерода (Собщ.) в грунте, умноженное на коэффициент 1,72. По сравнению с контрольным вариантом и прототипом внесение органоминерального удобрения указанного состава приводит к возрастанию в грунте валового содержания азота (Nвал.) и подвижных форм NPK. Использование органоминерального удобрения указанного состава обеспечивает увеличение микробиологической и ферментативной активности. В результате возрастает, по сравнению с контрольным вариантом, численность микроорганизмов (потребляющих органические и минеральные формы азота, разрушителей целлюлозы, фосфатрастворяющих, сахаролитических грибов), активность фермента дегидрогеназы. Увеличение дегидрогеназной активности и достаточно высокая полифенолоксидазная активность самого грунта земли, нарушенной при добыче угля, свидетельствует о создании благоприятных условий для образования начальных фрагментов гумуса. Активизация биологических процессов на вариантах с использованием органоминерального удобрения обеспечила повышение урожайности зеленой массы донника. На контрольном варианте взошедшие растения погибли. В связи с использованием различных выращиваемых культур в заявляемом изобретении и в способе прототипа невозможно провести сравнение по высоте растений.

Таким образом, заявляемый способ при сокращении числа операций и снижении трудозатрат позволяет после первого года рекультивации увеличить накопление подвижного, доступного для растений органического вещества, подвижных форм элементов питания, повысить микробиологическую и ферментативную активность, что обеспечивает рост и развитие растений, обогащающих грунт органическим веществом.

Источники информации

1. Патент РФ №2093974, кл. А01В 79/02, опубл. 1997.10.27 - «Способ рекультивации посттехногенных и отдаленных территорий на Крайнем Севере».

2. Патент РФ №1243168, кл. А01В 79/02, опубл. 10.27.1995 - «Способ рекультивации нарушенных при добыче угля земель».

3. Патент РФ №2282607, кл. C05G 1/00, опубл. 27.08.2006 - «Органоминеральное удобрение».

4. Патент РФ №2213452, кл. А01N 5/00, опубл. 10.10.2003 - «Способ получения стимулятора роста».

Способ рекультивации нарушенных при добыче угля земель, включающий планировку их поверхности, внесение химического препарата, включающего гуминовые кислоты и микроорганизмы, вспашку и посев семян, отличающийся тем, что в качестве химического препарата применяют органоминеральное удобрение, содержащее торф с адаптированными к нарушенным землям микроорганизмами, азотные, фосфорные, калийные минеральные соли и остаток от гидролиза торфа перекисью водорода и аммиаком, являющийся отходом производства при получении стимулятора роста растений и содержащий гуминовые кислоты, причем органоминеральное удобрение вносят перед вспашкой в количестве 10-50 т/га.