Способ фитобиоремедиации почв, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для восстановления переунавоженных почв, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза в сверхвысоких дозах азота N300-900, в зонах функционирования предприятий индустриального животноводства. Способ фитобиоремедиации почв включает выращивание амаранта багряного, семена которого перед посевом обрабатывают биопрепаратом Агат-25К полусухим способом в соотношении 5 г биопрепарата Агат-25К с содержанием 1,5-3,0×1011 бактерий Pseudomonas aureofaciens H16 на 1 кг семян амаранта. При этом проводят механическую обработку почвы, вспашку на глубину 20-25 см, культивацию на глубину 10-12 см, рыхление, боронование, прикатывание и посев семян с последующим уходом и уборкой зеленой массы амаранта. Посев семян проводят в период прогревания почвы до 10°C с нормой высева 200 г семян на 1 га. Изобретение позволяет обеспечить эффективную детоксикацию почв в течение одного вегетационного периода. 3 пр., 4 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при восстановлении переунавоженных почв в зонах функционирования предприятий индустриального животноводства. Способ включает: проведение мониторинговых исследований земель, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза (помета); механическую обработку почвы; предпосевную обработку семян амаранта (фиторемедиирующей культуры) препаратом Агат-25К, посев семян; уход за посевами; уборку урожая; использование зеленой массы амаранта багряного в зависимости от ее токсикологических характеристик. Данный способ позволяет в течение одного вегетационного периода почвы «сильно загрязненные, опасные» трансформировать в «относительно загрязненные, безопасные».

В настоящее время в Российской Федерации функционирует свыше 3000 крупных животноводческих комплексов, птицефабрик, мега-ферм, в которых ежегодно производится более 200 млн. т бесподстилочного навоза (помета). При этом в биосферу поступает свыше 1 млн. т азота, 413 тыс. т фосфора, 800 тыс. т калия, более 6,8×1016 микроорганизмов, миллионы жизнеспособных яиц и личинок гельминтов, потенциально способных вызывать эпидемии и эпизоотии. Вместе с бесподстилочным навозом, пометом в биосферу поступают многочисленные токсичные соединения: соли тяжелых металлов, остаточные количества антибиотиков, транквилизаторов, дезинфицирующих веществ, экологически опасных газообразных соединений - меркаптаны, скатол, крезолы, фенолы, сероводород, аммиак, метан, всего более 130 наименований летучих веществ. По классификации Одума, бесподстилочный навоз, помет относятся к категории нестабильных органических контаминаторов и по данным ВОЗ являются фактором передачи более 100 видов различных возбудителей болезней животных, человека [1].

Исходя из самоочищающей способности почвы экологически безопасная утилизация всего объема бесподстилочного навоза, помета в РФ возможна на полях, общей площадью 3,8 млн. га. Однако отсутствие надежной, высокопроизводительной техники, необходимость снижения эксплуатационных, транспортных расходов во всех хозяйствах обусловили применение чрезвычайно высоких доз бесподстилочного навоза, помета.

Площадь с.-х. угодий ежегодно используемых для утилизации данных видов удобрений, как правило, ограничена 1 млн. га. Доза их внесения в среднем составляет N750 кг/га, что втрое превышает нормативную [2-4]. Как свидетельствуют результаты мониторинговых исследований систематическое, гиперинтенсивное применение бесподстилочного навоза, помета на одних и тех же полях с бессменным севооборотом нарушает процессы саморегулирования и самовозобновления плодородия почвы, усиливает ее эрозию, химическое и биологическое загрязнение. Игнорирование экологического подхода к утилизации полужидкого, жидкого навоза, помета, навозных, пометных стоков обусловило резкое снижение качества продукции растениеводства, опасное загрязнение грунтовых, поверхностных вод, воздушного бассейна, рост заболеваемости животных, населения экологической этиологии. Уровень заболеваемости населения в районах функционирования крупных животноводческих предприятий и птицефабрик в 1,6 раза превышает ее средний показатель в РФ. Районы расположения индустриальных животноводческих и птицеводческих объектов, как правило, являются экологически неблагополучными, в ряде случаев определены зонами экологического бедствия [5]. Наибольший уровень экологических нагрузок испытывают поля утилизации бесподстилочного навоза, помета. Площадь полей, загрязненных отходами животноводства в РФ превышает 2,4 млн. га, из которых 20% являются сильно загрязненными, 54% - загрязненными, 26% - слабо загрязненными [6]. Экологический ущерб в РФ от нарушений регламентов использования бесподстилочного навоза, помета оценивается в 5,3 млрд. долларов США [7].

Большая подвижность токсичных соединений, высокая выживаемость болезнетворных микроорганизмов, яиц, личинок гельминтов в почвах, загрязненных бесподстилочным навозом, пометом, обусловили необходимость их санации и детоксикации в целях:

- радикального снижения уровня химического и биологического загрязнения земель, грунтовых, поверхностных вод, воздушного бассейна;

- улучшение качества окружающей среды, уменьшения инфекционного, инвазионного потенциала биосферы, снижения уровня заболеваемости населения;

- восстановления загрязненных земель, расширения землепользования, увеличения занятости населения;

- повышения плодородия почв, качества продукции растениеводства, увеличение ее сбыта, улучшения материального положения населения.

В настоящее время разработаны различные технологии ускоренного восстановления загрязненных почв: промышленная (инженерная), биотехнологическая, фиторемедиация. Как свидетельствует мировая практика для восстановления земель, загрязненных бесподстилочным навозом, пометом, когда содержание в почве сверхтоксичных веществ незначительно, чтобы применять экскавацию, механические или физико-химические методы, но слишком велико, чтобы использовать загрязненные почвы в хозяйственных целях, наиболее эффективной, низкозатратной является фиторемедиация - комплекс мероприятий по восстановлению плодородия, экологической безопасности загрязненных почв посредством введения в севооборот с.-х. культур интенсивного типа. Последняя считается наиболее перспективной технологией, так как малозатратна, высокопроизводительна, эффективна, основана на природных закономерностях очистки ценозов. Так известен способ (Патент РФ на изобретение №2243638 от 10.10.2002 г.) очистки агроландшафтов, загрязненных тяжелыми металлами, нефтью, нефтепродуктами, полициклическими органическими веществами, посредством механической обработки почвы, комплексного использования минеральных, органических удобрений, биопрепаратов и последующего высева сидеральных культур, многолетних трав [8]. Способ рекультивации земель, загрязненных отходами переработки минерального сырья, с помощью внесения компостов на основе коры ели, лиственницы, березы и последующего возделывания бобово-злаковых травосмесей представлен Патентом №2486733 от 10.11.2011 г. [9]. Технология восстановления нарушенных техногенных пустошей, озеленения городских территорий посредством использования отходов горнодобывающей промышленности, минеральных удобрений, вермикомпостов, посева многолетних трав приведена в Патенте №2484613 от 04.07.2011 г. [10]. Эффективный способ мелиорации нефтезагрязненнных земель с использованием цеолитсодержащих глин в смеси с растительными остатками зернобобовых культур, листового опада деревьев, биопрепаратов и последующего посева клевера указан в Патенте №2481162 от 03.05.2011 г. [11]. Способ восстановления земель, занятых шламовыми амбарами, образованными в результате нефтегазодобычи посредством использования загустителя - бентонитовой глины, торфопесчаной смеси, минеральных удобрений и последующего высева семян многолетних культур защищен Патентом №2479364 от 16.05.2012 г. [12]. Представленный способ обеспечивает повышение экологичности земель, улучшение их водно-физических свойств. Способ рекультивации земель, нарушенных при добычи угля посредством активизации аборигенной микрофлоры, использования минеральных удобрений, гуминовых кислот, посева семян сельскохозяйственных культур приведен в Патенте №2471579 от 07.07.2011 г. [13]. Способ обеззараживания углеводородсодержащих шламов посредством использования разрыхлителей (древесных опилок), фосфорных удобрений, посева бобовых и злаковых культур представлен в Патенте РФ №2464114 от 26.05.2010 г. [14]. Известен способ очистки почв, загрязненных продуктами природного и техногенного разложения кожно-нарывных отравляющих веществ (Патент РФ №2185901 от 16.08.2000 г.), включающий использование растений, способных извлекать загрязнители из почвы. В качестве растений используют подсолнечник, сорго и суданскую траву, семена которых предварительно замачивают в течение суток в растворе фитогормона, подсушивают и высевают на участок загрязнения, через 30-40 дней растения скашивают с извлечением корней и определяют количество загрязнителей в почве и полученном материале, после чего их сжигают [15].

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ транслокации пестицидов пастбищными травами (прототип). Сущность способа заключается в использовании растений для извлечения органических соединений из почвы, загрязненной инсектицидами. Для этой цели применяют культурные растения (соя, сорго, клевер, рожь, ячмень и др.), которые по разному очищали почву от загрязнителей. Недостатком данного способа является незначительная степень извлечения органических соединений из загрязненной почвы и ограниченная область применения данного способа [16].

Фиторемедиация, как способ восстановления загрязненных земель, широко используется в мировой практике. В США, Канаде каждый седьмой гектар почвы, загрязненный тяжелыми металлами, нефтепродуктами, пестицидами, восстанавливается посредством культур интенсивного типа [17]. Вместе с тем, как свидетельствуют результаты патентного поиска, анализа литературных источников, в настоящее время отсутствуют сведения о применении способа восстановления переунавоженных земель способом фиторемедиации. Ни один из выше указанных способов восстановления нарушенных земель не распространяется на почвы, загрязненные ненормированным применением бесподстилочного навоза.

Впервые исследования поремедиациипереунавоженных почв были проведены специалистами ФГБНУ ВНИИОУ на опытном поле института (1989-2013 гг.). Была определена эффективность введения в севооборот более 40 видов однолетних, многолетних культур, устойчивых к произрастанию на сильноунавоженных почвах, отличающихся высокой продуктивностью, наибольшим выносом биогенных и токсичных соединений, биоцидным действием ризосферы, низким уровнем накопления в зеленой массе токсичных веществ.

В соответствии с результатами исследований в целях детоксикации почв, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза (помета) наиболее целесообразным является введение в севооборот амаранта багряного. Данная культура характеризуется высокой устойчивостью произрастания на переунавоженных почвах, высоким выносом биогенных элементов. С увеличением дозыбесподстилочного навоза с N300 до N900 урожайность зеленой массы амаранта повышалась в среднем за весь период исследований соответственно на 60 и 240%. На переунавоженной почве (N900) вынос биогенных элементов урожаем амаранта превышал 1000 кг/га. Введение в севооборот амаранта позволило снизить химическое загрязнение почвы по азоту, фосфору и калию соответственно на 11, 30 и 60%. Даже на сильно токсичной переунавоженной почве с содержанием тяжелых металлов (Cu, Zn, Cd, Pb, Ni) в ней в количестве 2 ОДК наблюдалось увеличение урожайности зеленой массы амаранта (таблица 1). Высокая ремедиационная способность амаранта к эффективной детоксикации почв, вероятно, обусловлена его физиологическими особенностями. Амарант принадлежит к аспартатным формам С4-растений, отличающихся активной фиксацией углекислоты, эффективным фотосинтезом, как следствие, высокой продуктивностью в условиях избытка в почве азота, значительной устойчивостью к засолению, неблагоприятным условиям произрастания.

В отличие от биогенных элементов уровень выноса тяжелых металлов амарантом оказался крайне низким и не превышал 1% от их содержания в почве: для меди - 0,1%; цинка - 0,7%; кадмия - 1%; свинца - 0,04%; никеля - 0,14% (таблица 2).

Согласно результатам многолетних исследований выращивание амаранта багряного на переунавоженных почвах не позволяло осуществлять эффективную санацию почвы от жизнеспособных кокцидий, яиц аскарид и личинок стронгилоидов, болезнетворных, условно-патогенных микроорганизмов (Salmonelladublin, Escherichiacoli 0141, 0142, Staphylococcus aureus CP-209). В конце вегетационного периода в переунавоженной почве вариантов опыта, где возделывался амарант, значения коли-титра, титра энтерококков, титра термофилов повышались до значений, свойственных для почв «опасная, загрязненная», в соответствии с требованиями СанПин 2.1.7.1287. Низкое биоцидное действие ризосферы амаранта по отношению к болезнетворным, условно-патогенным микроорганизмам, гельминтам, как показали результаты биохимических исследований, проведенных в ФГБНУ ВНИИОУ, вероятно, обусловлено низкой способностью данной культуры синтезировать и насыщать почву веществами - элиминаторами, в первую очередь, флороглюцином, рутином, кверцетином, пирогаллолом.

Одним из приемов повышения эффективности санации биологически загрязненных почв является фитобиоремедиация - это сведенный воедино комплекс приемов обеспечения экологической безопасности, повышения плодородия загрязненных почв посредством совместного введения в севооборот сельскохозяйственных культур интенсивного типа и использования биопрепаратов биоцидного действия.

Впервые эффективность применения фитобиоремедиации в целях восстановления переунавоженных почв была определена в ФГБНУ ВНИИОУ. Обработка семян амаранта багряного полусухим способом непосредственно перед высевом биопрепаратом Агат-25К [5 г Агат-25К (1,5-3,0×1011 бактерий Pseudomonas aureofaciens Н 16) / 1 кг семян амаранта] снижала инфекционный потенциал почвы, в том числе по Salmonella dublin в 2-3, Escherichia coli 0141, 0142 в 5, Staphylococcus aureus CP-209 в 4 раза. Возделывание на переунавоженной почве амаранта, семена которого были обработаны биопрепаратом Агат-25К,позволило в течение одного вегетационного периода почвы «сильно загрязненные, опасные» трансформировать в почвы «относительно безопасные, слабо загрязненные» (таблица 3).

Способ восстановления переунавоженной почвы посредством введения в севооборот амаранта и применения биопрепарата биоцидного действия Агат-25К предполагает выполнение следующих работ:

1. Проведение почвенно-агрохимического и экологического обследования переунавоженных земель: отбор почвенных образцов; проведение их мониторинговых исследований; оценка экологического состояния почв на соответствия их характеристик требованиям нормативов: ГН 2.1.7.2041; ГН 2.1.7.2511; ГН 1.2.3111; СП 2.6.1.2612 (ОСПОРБ - 99/2010); СанПиН 2.1.7.1287 [19-23].

2. Проведение культуртехнологических работ по подготовке загрязненных почв к восстановлению посредством фитобиоремедиации.

Основная задача обработки почвы под амарант заключается в очистке поля от сорняков, выравнивании ее поверхности и создании благоприятных условий для посева и получения дружных хороших всходов. Она начинается сразу после уборки урожая предшествующей культуры и проводится по типу полупара - лущение стерни, через 10-14 дней вспашка зяби на глубину 20-25 см, а затем 1-2 культивации на глубину 10-12 см для уничтожения появляющихся сорняков. Весной для закрытия влаги и провоцирования появления всходов сорняков проводится боронование, а за ним предпосевная культивация. Перед посевом почву необходимо прикатать.

Этот прием обеспечивает равномерную заделку семян, лучший контакт их с почвой и появление дружных всходов.

3. Разработка технологических операций, выбор систем машин, используемых при фитобиоремедиациипереунавоженных почв, отвечающих требованиям энерго-, ресурсосбережения, охраны окружающей среды, повышения плодородия почв.

4. Подготовка семян амаранта, обработка биопрепаратом Агат-25К.

Обработка мелких семян амаранта проводится полусухим способом. Семена смачивают водой (2% от их веса), с добавлением биопрепарата из расчета 1,5-3,0×1011 бактерий Pseudomonasaureofaciens H16 (5 г Агат-25К / 1 кг семян амаранта) и тщательно перемешивают. Обработанные биопрепаратом семена должны быть использованы для посева в тот же день во влажную почву, избегая прямого действия солнечных лучей. При инокуляции семян микроорганизмами биопрепарата целесообразно отказаться от их протравливания средствами защиты растений. Сев семян амаранта следует проводить в период прогревания почвы до 10°C. Этот срок посева является самым оптимальным для получения семян и максимального урожая зеленой массы. В ЦР Нечерноземной зоны он приходится на третью декаду мая.

Очень ранний посев в холодную почву приводит к изреживанию всходов и угнетению их сорной растительностью. Возможны посевы амаранта и в более поздние сроки, но они связаны с потерей части урожая. При возделывании амаранта важное значение имеют способы посева. Наиболее продуктивны - сплошные посевы, однако сплошной рядовой посев амаранта применим только на окультуренных, чистых от сорняков полях. Широкорядный посев предпочтителен в том случае, если для борьбы с сорняками будет применена обработка междурядий. Нормы высева семян амаранта очень небольшие и, в зависимости от способов посева, составляют 200 г/га, которые заделываются на глубину до 1,5-2 см. Для широкорядного посева можно использовать овощные сеялки, сошники которых оборудованы ребордами, ограничивающими глубину заделки семян. Сплошной рядовой посев проводится зернотравяной сеялкой, после проведения которого необходимо прикатывание почвы.

Все агротехнические мероприятия по уходу за амарантом направлены на уничтожение почвенной корки, борьбу с сорной растительностью и рыхление междурядий. С сорняками амаранта борются с помощью довсходового боронования посевов поперек рядков легкими зубовыми и сетчатыми боронами. В широкорядных посевах проводятся 1-2 междурядные обработки.

5. Уборка зеленой массы амаранта, ее анализ, использование биомассы в зависимости от ее токсикологических характеристик.

Зеленая масса амаранта, введенная в севооборот в целях ремедиации химически и биологически загрязненных почв, и отвечающая требованиямзоотехнических нормативов, после уборки может непосредственно в свежем виде использоваться в качестве корма, либо, для приготовления силоса. Амарант является ценной кормовой культурой. В одном килограмме зеленой массы содержалось 0,15 к.ед. и 21,6 г переваримого протеина. Ее можно использовать для скармливания в свежем виде и приготовления силоса. Силос высокого качества получают при добавлении к зеленой массе амаранта зеленой массы растений, богатых углеводами (кукурузы, овса и др.).

При использовании на корм сроки уборки: амаранта - в фазе цветения, одновременно с уборкой кукурузы. Смешивание зеленой массы амаранта и кукурузы в соотношении 1:1 позволяет получить силос с высоким содержанием протеина. Для приготовления силоса амарант убирают в период плодоношения, когда произойдет естественная подсушка растений до влажности 75-80%.

Зеленая масса амаранта, содержащая токсические соединения (нитраты, нитриты, избыток калия, фосфора, тяжелых металлов и пр.) в концентрациях, незначительно превышающих нормативные значения, должна быть использована для приготовления компостов с торфом, твердой фракцией бесподстилочного навоза, соломой в соотношениях, определяемых формулой:

где: ЗМА - зеленая масса амаранта;

КК - компонент компоста (торф, твердая фракция бесподстилочного навоза, солома)

W1 - влажность зеленой массы;

W2 - влажность компоста (70%);

W3 - влажность торфа, твердой фракции бесподстилочного навоза, соломы.

При производстве компостов зеленую массу амаранта убирают в поздние сроки его развития.

Зеленая масса амаранта, содержащая токсические соединения в концентрациях, значительно превосходящих нормативные ограничения, после скашивания должна быть подсушена и в последующем сожжена на заранее отведенной площадке. Зола фитомелиорирующих растений может быть использована в дорожном строительстве, либо, захоронена.

6. Проведение мониторинговых исследований почв после уборки зеленой массы амаранта; отбор почвенных образцов; выполнение физических, агрохимических, токсикологических, ветеринарно-санитарных, гигиенических, микробиологических исследований на соответствие нормативным требованиям [18-22]. Оценка эффективности фито-биоредиации почв, загрязненных бесподстилочным навозом (пометом) определяется уровнем соответствия ее характеристик требованиям экологических нормативов. Последовательность операции по фито- и биоремедиации почв, загрязненных бесподстилочным навозом приведена в таблице 4.

Предлагаемый способ позволяет осуществлять низкозатратную, высокоэффективную фито-биоремедиацию почв, загрязненных сверхвысокими дозами бесподстилочного навоза. Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе используется амарант багряный - растение, наиболее устойчивое к произрастанию на переунавоженных почвах.

Предлагаемый способ позволяет увеличить степень извлечения избыточного содержания биогенных элементов из переунавоженной почвы по сравнению с прототипом в 1,5 раза, экологически безопасен. Данный способ эффективен при очистке больших территорий от загрязнителей и позволяет проводить восстановление почвы с наименьшими затратами. Вышеуказанные обстоятельства свидетельствуют о соответствии заявленного технического решения критерию «Новизна». Сравнение заявленного способа с известными способами показывает, что оно для специалиста не следует явным образом из уровня техники. Это свидетельствует о соответствии заявленного технического решения критерию "Изобретательский уровень".

Эффективность заявленного способа была подтверждена в производственных условиях ОАО «Птицефабрика Центральная» г. Владимир, ОАО «Ивановский бройлер» г. Иваново, ООО «Фирма Мортадель», ОАО «Совхоз Петровский» Ивановской области на площади более 4,5 тыс.га.

Заявляемое изобретение иллюстрируется примерами Пример 1. Эффективностьфито-биоремедиации почв, загрязненных бесподстилочным навозом в ОАО «Совхоз «Петровский» Ивановской области.

В исследованиях, проведенных в совхозе «Петровский» Ивановской области, показана высокая толерантность растений амаранта к произрастанию в условиях химически и биологически загрязненных почв. На сильно переунавоженной почве 1-го поля первого зернового севооборота средняя урожайность зеленой массы амаранта - 1045 ц/га. Данная культура характеризовалась интенсивным выносом биогенных элементов из почвы, низким уровнем накопления в зеленой массе токсичных соединений, высоким биоцидным и овоцидным действием ее ризосферы. Высокая биопродуктивность и значительный вынос макро- и микроэлементов (в том числе токсичных), обусловили эффективную детоксикацию почв 1-го поля первого зернового севооборота уже в первый год возделывания амаранта. Введение в севооборот амаранта позволило снизить химическое загрязнение почвы по фосфору на 75%, по азоту и калию - на 65-70%). Под влиянием амаранта, семена которого были обработаны Агатом-25К (5 г препарата/1 кг семян), уровень биологического загрязнения почвы по коли-титру снизился с 0,0001 до 0,01, по титру анаэробов с 0,00001 до 0,001, число жизнеспособных яиц гельминтов с 40 шт./кг до 0. Почва из разряда «сильно загрязненная» (май) трансформировалась в «слабо загрязненную, относительно безопасную» (сентябрь). Почва характеризовалась высокой численностью различных групп микроорганизмов, в том числе и эдификаторов санации - бактерий рода Bacillus, рода Pseudomonas.

Снижение уровня химического загрязнения почв под влиянием амаранта обусловило уменьшение содержания в грунтовых водах д. Доутрово нитратов, аммония, нитритов и фосфатов. В ноябре-декабре в колодезной воде содержание токсичных соединений, за исключением фосфатов, не превышало требований нормативов.

Высокий вынос биогенных элементов явился причиной опасного накопления в зеленой массе амаранта нитратов, калия. Перед использованием в корм зеленая масса амаранта была разбавлена зеленой массой многолетних трав с низким содержанием калия, нитратов в соотношении 1:1. В полученной смеси концентрация токсичных соединений соответствовала требованиям нормативов.

Введение в севооборот амаранта позволило в совхозе «Петровский» Ивановской области за один вегетационный период на площади 300 га трансформировать почвы из категории «сильно загрязненные» в «слабо загрязненные, относительно безопасные».

Пример 2. Эффективность фиторемедиации почв, загрязненных бесподстилочным пометом в ОАО «Ивановский бройлер» Ивановской области.

Поля, расположенные в Шуйском отделении ОАО «Ивановский бройлер», более 15 лет (1988-2003 гг.) использовались для утилизации бесподстилочного помета в интенсивном режиме с ежегодной дозой его внесения N680-720 кг/га. Регулярное, систематическое применение бесподстилочного помета в сверхвысоких дозах обусловило химическое и биологическое загрязнение дерново-подзолистой супесчаной почвы данных полей утилизации. В период 2003-2011 гг в связи с закрытием Шуйской птицефабрики, поля не использовались, не удобрялись, зарастая сорной растительностью. В 2011 г. после 8 лет парования, в почве не было обнаружено присутствия патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Содержание нитратов в почве не превышало 130 мг/кг, обменного калия - не более 360 мг/кг. Вместе с тем содержание подвижного фосфора в почве превышало 230 мг/кг, что выше нормативных ограничений (200 мг/кг). Для восстановления экологической безопасности переунавоженных почв, общей площадью 186 га в 2012 г. на данных полях возделывался амарант на зеленый корм. В соответствии с результатами мониторинговых исследований вынос подвижного фосфора из почвы урожаем зеленой массы амаранта (1092 ц/га) превысил 160 кг/га. Содержание подвижного фосфора в почве лишь за один вегетационный период снизилось с 230 мг/кг до 170-180 мг/кг. Весной 2013 г данные поля были возвращены для утилизации бесподстилочного помета. Полученная при фиторемедиации зеленая масса амаранта использована для производства пометно-растительных компостов. Затраты при проведении восстановительных работ составили 14 тыс.руб./га. Стоимость урожая превысила 37,3 тыс. рублей. Чистый доход составил 21,2 тыс.руб./га, на площади 186 га - 394,3 тыс. рублей.

Пример 3. Эффективность фиторемедиации почв, загрязненных бесподстилочным навозом в ООО «Мортадель» Владимирской области.

Комплекс по выращиванию и откорму 150 тыс. свиней ООО "Фирма "Мортадель" построен на площади 65 га в районе д. Следнево Александровского района Владимирской области. Комплекс является крупнейшим в Центральной России предприятием с ежегодным объемом реализации мяса 27,3 тыс. тонн в живом весе. В цехе утилизации органогенных отходов животноводческого комплекса на основе бесподстилочного навоза ежегодно производится 22500 т твердой фракции и 279406 т жидкой фракции. По проекту твердая фракция используется в качестве удобрения. Жидкая фракция должна подвергаться биологической очистке в аэротенках и сбрасываться в открытые водоемы. Однако качество обработки в аэротенках не позволяло провести очистку жидкой фракции до параметров, соответствующих требованиям СанПиН 2.1.5.980 [19]. Отсутствие разрешений на сброс жидкой фракции в водоемы обусловило необходимость ее использования в качестве органического удобрения на ограниченных по площади арендованных землях в сверхвысоких дозах. В результате длительного, регулярного применения жидкой фракции в интенсивном режиме в почве полей ее утилизации резко увеличило содержание биогенных элементов, в первую очередь подвижных фосфатов. Согласно протоколу №347 от 30.12.2008 г ФГУ Центра агрохимического обслуживания «Владимирский» содержание подвижных фосфатов в почве полей утилизации бесподстилочного навоза на площади 116,7 га составило 441,8 мг/кг, что более, чем вдвое превышает требования ГН 2.1.7.2041-06 (200 мг/кг). Начиная с 2009 г., в хозяйстве проведены работы по снижению содержания подвижных фосфатов в почве полей утилизации бесподстилочного навоза посредством выращивания амаранта багряного. Среднегодовая урожайность зеленой массы амаранта составила 91 т/га (2009 г - 1042 ц/га; 2010 г. - 1066 ц/га; 2011 г. - 1004 ц/га; 2012 г. - 528 ц/га).

За 4 года (2009-2012 гг) вынос подвижных фосфатов из почвы урожаем амаранта багряного превысил 728 кг/га. Это позволило снизить содержание подвижных фосфатов в почве с 441,8 мг/кг до 199 мг/кг. Почва полей утилизации жидкой фракции бесподстилочного навоза в конце вегетационного периода 2012 г. в результате фиторемедиации по всем показателям соответствовала нормативным требованиям ГН 2.1.7.2041-06; ГН 2.1.7.2511 -09; СанПиН 2.1.7.1287-03.

Таким образом, предлагаемый способ восстановления земель, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза, как свидетельствует опыт его освоения в хозяйствах индустриального животноводства, представляется экологически безопасным, эффективным и малозатратным. Способ фиторемедиации земель сельскохозяйственного назначения, загрязненных отходами животноводства, обеспечивающий гарантированную их санацию и детоксикацию предназначен прежде всего для всех предприятий индустриального животноводства, интенсивно использующих на удобрение бесподстилочный навоз, помет, для коммунальных хозяйств для восстановления почв селитебных и рекреационных территорий.

Источники информации

1. Баранников В.Д. Охрана окружающей среды в зоне промышленного животноводства / В.Д. Баранников. - М.: Россельхозиздат, 1985. - 118 с.

2. ГОСТ Р 53117-08 Удобрения органические на основе отходов животноводства. Технические условия - введ. 2008-12-18. - М. гФГУП «Стандартинформ»,Ю 2009. - 11 с.

3. РД-АПК 1.10.15.02-08 Методические рекомендации по технологическому проектированию систем удаления и подготовки к использованию навоза и помета/ МСХ Р; сост.П.Н. Виноградов. Утв. 29.04.2008.зам.Министра МСХ РПетриковым - М.: МСХ Р, 2008. - 93 с.

4. Дозы и сроки внесения бесподстилочного навоза. Методические рекомендации / ВАСХНИЛ, ВИУА. Рассмотрены и одобрены НТС Госагропрома СССР, 17.02.1988, протокол №1 (18) - М.: ВАСХНИЛ,1990. - 23 с.

5. Еськов А.И. Фиторемедиация почв, загрязненных бесподстилочным навозом / А.И. Еськов, Ю.А. Духанин, С.И. Тарасов - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2004. - 100 с.

6. Свинцов И.П. Научно-техническое совещание по применению органических удобрений / И.П. Свинцов // Вестник Российской академии с.-х. наук. - 2000. - №6. - С. 82.

7. Овцов Л.П. Технология обезвреживания и утилизации жидкого навоза и навозных стоков животноводческих предприятий и агрокомплекса / Л.П. Овцов // Технологические и технические решения утилизации отходов птицефабрик и животноводческих комплексов: сб. науч. тр. / Минсельхозпрод РФ. - М.: Минсельхозпрод РФ, 1997. - С. 117-121-128.

8. Патент №2243638 РФ, МПК А01 В79/02 Способ восстановления загрязненных почв, грунтов и вод / К.К. Сатубалдин, Салангинас Л.А.; заявитель и патентообладатель ЗАО НПС «Элита-комплекс». - №2010121463/13; заявл. 2002.10.10; опубл. 10.01.2005

9. Патент №2486733 РФ, МПК А01В 79/02, В09С 1/00 Способ рекультивации земель, нарушенных токсичными отходами, складированными в хвостохранилище, в условиях муссонного климата / Л.Т. Крупская, Л.П. Майорова, А.М. Орлов, В.П. Зверева, Д.В. Изотов, В.А. Морин, А.В. Леоненко, Д.А. Голубев; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Тихоокеанский государственный университет». - №2011145846/13; заявл.2011.11.10; опубл. 10.07.2013

10. Патент №2484613 РФ, МПК А01В 79/02, В09С 1/00 Способ создания почвенно-растительного покрова при рекультивации нарушенных земель / Л.А. Иванова, М.В. Кременецкая, Т.Т. Горбачева, Е.С. Иноземцева, О.П. Корытная; заявитель и патентообладатель Институт им. Н.А. Аврорина Кольского научного центра РАН (ПАБСИ КНЦ РАН). - №2011127453/13; заявл.2011.07.04; опубл.20.06.2013

11. Патент №2481162 РФ, МПК В09С 1/00 Способ мелиорации нефтезагрязненных земель / В.Б. Заалишвили, С.А. Бекузарова, Х.Н. Мажиев, Д.К.С. Батаев, О.Г. Бурдзиева, К.Х. Мажиев, А.Х. Мажиева; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Грозненский государственный нефтяной технический университет им. Акад. М.Д. Миллионщикова, ЦГИ ВНЦ РАН и РСО-А.). - №2011117840/13; заявл. 2011.05.03; опубл. 10.05.2013

12. Патент №2479364 РФ, МПК В09С 1/08, В09В 3/00 Способ восстановления земель, занятых шламовыми амбарами, образованными в результате нефтегазодобычи / А.В. Сенюткин; заявитель и патентообладатель А.В. Сенюткин. - №2012120191/13; заявл. 2012.05.16; опубл.20.04.2013

13. Патент №2471579 РФ, МПК В09С 1/00 Способ рекультивации нарушенных при добычи угля земель / Т.П. Алексеева, Л.Н. Сысоева, Н.М. Трунова, Т.И. Бурмистрова, Н.Н. Терещенко; заявитель и патентообладатель ГНУ Сибирский НИИ сельского хозяйства и торфа (ГНУ СИБНИИСХИТ Россельхозакадемии). - №2011128227/13; заявл. 2011.07.07; опубл. 10.01.2013.

14. Патент №2464114 РФ, МПК В09С 1/00 Способ обеззараживания углеводородсодержащих шламов / Т.В. Григорьева, А.А. Несмелова, О.Н. Ильинская, Р.П. Наумова, И.Р. Мухаметшин, А.А. Смолко; заявитель и патентообладатель ФГАО УВПО « Казанский (*Приволжский) федеральный университет». - №2010121463/13; заявл. 2010.05.26; опубл. 20.10.2012

15. Патент №2185901 РФ, МПК В09С 1/00 Способ очистки почв, загрязненных продуктами природного и техногенного разложения кожно-нарывных отравляющих веществ / В.В. Игнатов, Е.Е. Федоров, П.В. Костерин, А.А. Щербаков, Е.А. Захарова, Е.В. Любунь, В.В. Брудник, Л.Ф. Щербакова, В.Г. Мандыч, А.В. Шантроха; заявитель и патентообладатель Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН. - №2000121927/12; заявл. 2000.08.16; опубл. 27.07.2002

16. Singh G. Translocation of aged cyclodiene insecticide residues from soil into forage crops and pastures at various growth stages under field conditions / G. Singh, A. Dowman, F.R. Higginson // J. Environ. Sci. Health В., 1992. - Vol. 27, N 6. -P. 711-728.

17. LeDuc D.L. Phytoremediation of toxic trace in soil and water/ D.L. LeDuc, N. Terry // Journal, of Industrial Microbiology and Biotechnology. - 2004 - №10. - P. 78-86.

18. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве: ГН 2.1.7.2041-06: утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 19.01.2006: ввод, в действие с 01.04.2006. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. - 15 с.

19. Ориентировочно допустимые концентрации химических веществ в почве: ГН 2.1.7.2511-09: утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 18.05.2009: ввод, в действие с 01.07.2009. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. - 10 с.

20. Гигиенические нормативы содержания пестицидов в объектах окружающей среды (перечень): ГН 1.2.3111-13: утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 21.10.2013: ввод, в действие с 20.12.2013. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2014. - 131 с.

21. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности: СП 2.6.1.2612-10 (ОСПОРБ-99/2010): утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 26.04.2010: ввод, в действие с 17.09.2010. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010. - 83 с.

22 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы: СанПиН 2.1.7.1287-03: утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 16.04.2003: ввод, в действие с 15.06.2003. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2004. - 16 с. 23. Гигиенические требования к охране поверхностных вод: СанПиН 2.1.5.980-00: утв. Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 22.06.2000: ввод, в действие с 01.01.2001. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2002.

Способ фитобиоремедиации почв, загрязненных ненормированным применением бесподстилочного навоза в сверхвысоких дозах азота N300-900, включающий выращивание амаранта багряного, отличающийся тем, что семена амаранта багряного перед посевом обрабатывают биопрепаратом Агат-25К полусухим способом в соотношении 5 г биопрепарата Агат-25К с содержанием 1,5-3,0×1011 бактерий Pseudomonas aureofaciens H16 на 1 кг семян амаранта, при этом проводят механическую обработку почвы, вспашку на глубину 20-25 см, культивацию на глубину 10-12 см, рыхление, боронование, прикатывание и посев семян с последующим уходом и уборкой зеленой массы амаранта, причем посев семян проводят в период прогревания почвы до 10°C с нормой высева 200 г семян на 1 га.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к защите окружающей среды и может быть использовано для рекультивации загрязненных нефтью и нефтепродуктами грунтов и почвы. Требуемый технический результат, заключающийся в повышении качества очистки при одновременном упрощении процесса эксплуатации, снижении потерь технологической жидкости и увеличении мобильности оборудования в целом, достигается в устройстве, содержащем приемную емкость для размешивания поступающего загрязненного грунта и почвы подогретой водой и получения разжиженной массы, эжектор-гидросмеситель, выполненный с возможностью смешивания разжиженной массы с горячей водой в турбулентном режиме и снабженный входным центробежным шламовым насосом, выходным центробежным шламовым насосом, гидроциклоном, который выполнен с возможностью разделения разжиженной массы на твердую и жидкую фазы, многофункциональной емкостью для разделения жидкости на воду и нефтепродукты, и вибросито, выполненное с возможностью отбора остатков жидкости из твердой фазы и отделения твердой фазы.

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства, в частности к технологии снижения радиоактивности почв, и может найти применение при дезактивации почв.

Изобретение относится к способам очистки почв от загрязнений цинком и медью. Осуществляют предварительное подкисление почвы компостом жомодефеката при дозе внесения 10-20 т/га.
Изобретение относится к области сельского и лесного хозяйств и может быть использовано при решении проблем защиты литосферы. Способ включает приготовление активного угля, внесение его в почву и выращивание культурных растений.

Изобретение относится к способам биологической очистки почв, загрязненных мышьяксодержащими соединениями. Осуществляют высев семян донника желтого и белого (Melilotus Officinalis Desr и Melilotus Albus Desr) в загрязненную почву с нормой высева 15 кг/га при значении pH почвы от 6,00 до 9,15.

Изобретение относится к способам восстановления загрязненной почвы. При осуществлении способа очистки почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами вводят в загрязненную почву реагент.

Изобретение относится к области очистки грунтов от нефтепродуктов. При осуществлении способа очистки нефтезагрязненного грунта сооружают сетку нагнетательных скважин.

Изобретение относится к экологии и может найти применение при дезактивации токсических территорий. Для дезактивации почв, загрязненных радиоактивными нуклидами, сеют сорбирующую культуру вязеля пестрого, скашивают надземную биомассу и покрывают ее слоем цеолитсодержащей глины аланит.

Изобретение относится к области рекультивации техногенно нарушенных земель, в частности к экологии. Способ включает посев семян травосмеси многолетних трав и внесение азотно-фосфорно-калийных удобрений.

Изобретение относится к рекультивации земель. Способ включает рыхление рекультивируемой поверхности грунтов на глубину 5-10 см, посев бобово-злаковой травосмеси, семян лиственницы и облепихи.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для выращивания кормовых культур на вечномерзлых почвах. В способе освоения лесотундровых вечномерзлых почв выбирают незатопляемые паводковыми водами незаболоченные участки равнинной тундры.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает формирование неоднородного строения пахотного слоя путем создания чередующихся участков с равновесной плотностью почвы и уплотненных участков.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, носит природоохранное направление и может быть использовано при рекультивации техногенно-нарушенных земель, а также при благоустройстве откосов автомобильных дорог.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и рекультивации. В способе продукцию топинамбура получают в результате возделывания его на техногенно загрязненных дерново-подзолистых почвах.

Изобретение относится к области биомелиорации сельскохозяйственных земель. Способ включает создание в почвенном слое тонкой 0,02-0,07 м прослойки из жидкого навоза, образование в подпочвенном слое водорегулирующего экрана, непроницаемого в период атмосферных осадков и проницаемого корнями растений во время засухи.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, сельскому хозяйству и экологии и может быть использовано, в частности, для ускоренного восстановления плодородия, в первую очередь, пахотных земель.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а конкретней к способам устройства кротового дренажа на дренируемых сельскохозяйственных землях. Способ предусматривает выполнение поперек направления трубчатого дренажа кротовых дрен.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а конкретней к способам глубокого рыхления дренируемых сельскохозяйственных земель. Способ предусматривает выполнение поперек направления трубчатого дренажа рабочих проходов рыхлителя.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а конкретней к способам щелевания дренируемых сельскохозяйственных земель. Новым является то, что на дренируемых землях выделяют придренные участки трубчатого дренажа шириной от 6,5 до 8,5 глубин заложения трубчатых дрен и в момент рабочего прохода щелевателя в пределах выделенных придренных участков подают на дно полостного следа прохода ножа щелевателя мелкодисперсный порошок карбоната кальция в норме от 70 до 85 г/м.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам чизелевания дренируемых сельскохозяйственных земель. На дренируемых землях поперек направления трубчатого дренажа выполняют рабочие проходы чизеля.

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способу очистки почвы от нефти и нефтепродуктов. Целью изобретения является эффективная очистка почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами в количестве до 80 г/кг почвы. Предлагаемый способ очистки и рекультивации почвы, загрязненной нефтью и нефтепродуктами, включает внесение в почву сорбента, биопрепарата и дождевых червей, причем в качестве сорбента используют органоминеральный сорбент с суммарным объемом пор не менее 2,0 см3/г, средним радиусом пор 200-2000 нм, пропитывают его 0,5-1% водным раствором биопрепарата, вносят в почву в количестве 0,1-0,2 кг на 1 кг почвы, выдерживают не менее трех недель, после чего вводят компостных червей E. Fetida в количестве не менее 10 особей на 1 кг почвы и выдерживают в течение 20 недель при температуре не ниже 5°С, при влажности почвы не менее 60%. 1 табл., 10 пр.
Наверх