Способ повышения биомассы и выживаемости растений на нефтезагрязненной почве

Изобретение относится к способам фиторемедиации (фиторекультивации) нефтезагрязненных почв. Способ включает посадку многолетних трав в нефтезагрязненную почву. Предварительно, многолетние травы выращивают не менее одного вегетационного периода в незагрязненной почве, с последующим высаживанием в нефтезагрязненную почву корневищами и/или столонами, и/или рассадой. Изобретение позволяет повысить выживаемость и урожайность растений и применять фиторекультивацию на более ранних сроках загрязнения нефтью почв, что дает возможность уменьшить сроки ее рекультивации. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к способам интенсификации фиторемедиации (фиторекультивации) нефтезагрязненных почв.

Известен фитомелиоративный способ рекультивации нефтезагрязненных почв, согласно которому в почву вносят торф в количестве 500 м³/га или навоз 50 т/га с совместным применением минеральных удобрений (N₆₀P₄₀K₂₀), а также незагрязненного грунта. После внесения компонентов производят рыхление почвы на глубину 15 см, в зависимости от дозы загрязнения через 1 месяц или 1 год совершают посев многолетних трав (Шилова И.И. Биологическая рекультивация нефтезагрязненных земель в условиях таежной зоны // Восстановление нефтезагрязненных почвенных экосистем. М.: Наука, 1988. С.159-168).

Недостатком такого способа является низкая всхожесть, выживаемость и биомасса выращиваемых растений, особенно при сильном загрязнении почвы (22 л/м²).

Известен комплексный способ, включающий посев семян растений. Высев семян растений в данном способе производится на специальных делянках, которые имеют гравийную основу, глинисто-щебенчатый экран, проницаемые для жидкости бортики, разграниченные дренажными канавками. Нефтезагрязненный грунт вносят на делянки, просушивают, вносят торф, минеральные удобрения, все это перепахивают и выравнивают. Затем на поверхность полученной смеси наносят активный ил, на который высеваются семена растений, закрепляемые сверху слоем торфа, после чего поверхность делянки увлажняется культурой углеводородокисляющих микроорганизмов (Боронников В.Д., Шеховцов П.В., Шеховцов П.В. Способ ускоренной рекультивации почвы, загрязненной нефтепродуктами. Патент РФ N 2066944, 1996, 5 с.).

Недостаток этого способа заключается в высокой трудоемкости (выемка нефтезагрязненного грунта, перевоз на место рекультивации, подготовка специальной площадки) и больших материальных затратах (10 см торфа на 1 м² (1000 м³ на 1 га) и 0,5 кг/м² удобрений (нитрофоски) (5000 кг на 1 га).

Задачей создания изобретения является повышение выживаемости и урожайности растений, произрастающих на нефтезагрязненных почвах, и упрощение процесса.

Поставленная задача достигается признаками, указанными в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, такими как способ выращивания многолетних трав на нефтезагрязненной почве, включающих посадку многолетних трав в нефтезагрязненную почву, и отличительными, существенными признаками, такими как: многолетние травы предварительно выращивают не менее одного вегетационного периода в незагрязненной почве с последующим высаживанием в почву корневищами, и/или столонами, и/или рассадой.

Технический результат, достигаемый вышеперечисленными отличительными признаками, - повышение биомассы и выживаемости растений.

В пункте 2 формулы уточняются многолетние травы, предпочтительно используемые в способе, а именно в качестве многолетних трав используют: клевер гибридный (Trifolium hybridum L.), клевер луговой (Т.pratense L.), ежу сборную (Dactylis glomerata L), тимофеевку луговую (Phleum ineratense L.); кострец безостый (Bromopsis inermis (Leys.)Holub.), пырей ползучий (Elytrigia repens (L.)Nevski), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), овсяницу луговую (Festuca pratensis Huds), клевер ползучий (Т.repens L.).

Указанные выше отличительные признаки каждый в отдельности и все совместно направлены на решение поставленной задачи и являются существенными. Использование предлагаемого сочетания существенных отличительных признаков в известном уровне техники не обнаружено, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности “новизна”.

Единая совокупность новых существенных признаков с общими, известными обеспечивает решение поставленной задачи, является не очевидной для специалистов в данной области техники и свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию патентоспособности “изобретательский уровень”.

Изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего его примера реализации.

Пример 1. В загрязненную нефтью почву в дозе 24 л/м² через 3 и 4 года после внесения нефти высевали семена клевера гибридного (Trifolium hybhdum L.), клевера лугового (T.pratense L.), клевера ползучего (T.repens L.), костреца безостого (Bromopsis inermis (Leys.)Holub.), ежи сборной (Dactylis glomerata L), пырея ползучего (Flytrigia repens (L.)Nevski), тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium L.), тимофеевки луговой (Phleum pratense L.), овсяницы луговой (Festuca pratensis Huds). По истечении трех месяцев после посева оценивали всхожесть, биомассу и процент выживших по истечении данного срока растений (табл.1).

Пример 2. Опыт проводили аналогично примеру 1. Отличие заключалось в высадке однолетней рассадой растений клевера гибридного (Trifolium hybridum L.), клевера лугового (T.pratense L), ежи сборной (Dactylis glomerata L), тимофеевки луговой (Phleum pratense L.), кострец безостый (Bromopsis inermis (Leys.)Holub.), пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), овсяница луговая (Festuca pratensis Huds) были высажены корневищами; клевер ползучий (T.repens L.) - столонами (табл.2). Незагрязненная почва с корней и корневищ растений была смыта водой (процедура, которая пропускается при практическом использовании способа).

Как видно из таблиц 1, 2, где пример 2 - заявляемый способ, при посеве семян из-за низкой их всхожести в нефтезагрязненной почве, а также небольшой выживаемости и продуктивности растений, общая фитомасса на загрязненных площадях была крайне мала. Общая биомасса растений костреца безостого, ежи сборной, пырея ползучего, тимофеевки луговой, овсяницы луговой была меньше биомассы растений, посеянных в незагрязненную почву (контрольный опыт), в десятки раз, а клевера гибридного, клевера лугового, клевера ползучего, тысячелистника обыкновенного - в сотни раз (табл.1).

Растения, высаженные рассадой и корневищами, обнаруживают большую устойчивость к нефтяному загрязнению почвы (табл.2). При высадке таким способом растений на загрязненные три года назад площадки общая масса растений клевера гибридного, клевера лугового, клевера ползучего была меньше, чем в контрольном опыте, в среднем примерно в 9-12 раз, костреца безостого и пырея ползучего в 3-4, тысячелистника обыкновенного в 8, ежи сборной, тимофеевки луговой, овсяницы луговой примерно в 5-6 раз. При посадке рассадой и корневищами в нефтезагрязненную почву через 4 года после загрязнения общая биомасса растений ежи сборной, тимофеевки луговой, клевера гибридного и клевера лугового была примерно в 4-5 раз меньше, чем на незагрязненных участках, клевера ползучего около 9, тысячелистника обыкновенного в 7, костреца безостого, овсяницы луговой и пырея ползучего в 2-4 раза. Таким образом, данным способом посадки удается получить большую биомассу растений на нефтезагрязненной почве, чем при высеве растений семенами.

Таблица 1 Биомасса, всхожесть и выживаемость растений, высаженных семенами в почву
Вид растения	Всхожесть, %	Выживаемость растений, %	Биомасса растений, г/м2
Незагрязненная почва
Клевер луговой	60,5	70,7	971,2
Клевер гибридный	60,4	66,5	1045,2
Клевер ползучий	62,2	69,3	905,2
Кострец безостый	75,2	86,8	1426,8
Пырей ползучий	83,2	82,0	1441,6
Тысячелистник обыкновенный	57,0	72,3	791,6
Ежа сборная	85,2	81,6	1599,6
Тимофеевка луговая	90,3	73,3	1356,2
Овсяница луговая	89,0	79,0	1484,8
Нефтезагрязненная почва через 3 года после загрязнения
Клевер луговой	20,7	2,2	1,8
Клевер гибридный	16,8	3,9	3,0
Клевер ползучий	22,5	1,6	1,5
Кострец безостый	34,0	9,9	31,8
Пырей ползучий	36,8	10,6	40,8
Тысячелистник обыкновенный	25,8	2,5	2,1
Ежа сборная	22,4	8,6	25,2
Тимофеевка луговая	25,3	8,8	20,4
Овсяница луговая	20,9	18,5	37,8

Окончание таблицы 1
Вид растения	Всхожесть, %	Выживаемость растений, %	Биомасса растений, г/м2
Нефтезагрязненная почва через 4 года после загрязнения
Клевер луговой	27,0	4,4	3,6
Клевер гибридный	21,9	4,7	4,5
Клевер ползучий	32,7	4,0	5,1
Кострец безостый	38,4	16,2	48,6
Пырей ползучий	39,6	15,9	66,9
Тысячелистник обыкновенный	27,3	6,6	5,4
Ежа сборная	26,9	14,2	86,4
Тимофеевка луговая	26,2	14,8	54,9
Овсяница луговая	29,8	19,7	82,2

Таблица 2 Биомасса и выживаемость растений, высаженных корневищами и однолетней рассадой в почву
Вид растения	Биомасса высаженных растений, г/м2	Биомасса растений в конце опыта, г/м2	Выживаемость растений, %
Незагрязненная почва
Клевер луговой	787,0	760,5	90,5
Клевер гибридный	784,8	769,4	90,0
Клевер ползучий	783,5	836,5
Кострец безостый	796,8	1140,6
Пырей ползучий	784,9	1128,8
Тысячелистник обыкновенный	792,4	858,7
Ежа сборная	781,5	829,2	90,0
Тимофеевка луговая	804,1	862,2	92,2
Овсяница луговая	788,9	1107,3
Нефтезагрязненная почва через 3 года после загрязнения
Клевер луговой	783,6	78,8	9,5
Клевер гибридный	791,9	79,3	11,2
Клевер ползучий	799,4	67,7
Кострец безостый	801,2	316,4
Пырей ползучий	796,2	454,2
Тысячелистник обыкновенный	782,4	109,9
Ежа сборная	790,8	181,3	23,3
Тимофеевка луговая	790,7	174,3	21,1
Овсяница луговая	806,9	183,2

Окончание таблицы 2
Вид растения	Биомасса высаженных растений, г/м2	Биомасса растений в конце опыта, г/м2	Выживаемость растений, %
Нефтезагрязненная почва через 4 года после загрязнения
Клевер луговой	799,5	168,6	21,2
Клевер гибридный	787,7	164,8	25,0
Клевер ползучий	801,9	89,8
Кострец безостый	814,5	485,9
Пырей ползучий	793,3	320,4
Тысячелистник обыкновенный	806,1	118,3
Ежа сборная	804,7	221,0	27,6
Тимофеевка луговая	792,3	196,1	24,4
Овсяница луговая	793,9	289,6

1. Способ выращивания многолетних трав на нефтезагрязненной почве, включающий посадку многолетних трав в нефтезагрязненную почву, отличающийся тем, что многолетние травы предварительно выращивают не менее одного вегетационного периода в незагрязненной почве с последующим высаживанием в почву корневищами, и/или столонами, и/или рассадой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве многолетних трав используют клевер гибридный (Trifolium hybridum L.), клевер луговой (Т.pratense L.), ежу сборную (Dactylis glomerata L.), тимофеевку луговую (Phleum pratense L.), кострец безостый (Bromopsis mermis (Leys.) Holub.), пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L.), овсяницу луговую (Festuca pratensis Huds), клевер ползучий (Т.repens L.).