Способ подготовки загрязненных кадмием почв для фиторемедиации

Авторы патента:

A01B79/02 - способы обработки почвы в сочетании с другими сельскохозяйственными работами, например удобрением, посадкой и т.п.

Владельцы патента RU 2629571:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" (RU)

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности прикладной экологии, занимающейся проблемой очистки почв, грунтов и территорий, загрязненных кадмием, и может найти применение при рекультивации отвалов и терриконов предприятий, шахт и карьеров, добывающих и перерабатывающих металлургическое сырье и энергоносители, другие полезные ископаемые, а также локально загрязненных территорий, подвергающихся воздействию промышленных предприятий, выбросы которых содержат кадмий. Способ подготовки загрязненных кадмием почв для ремидитации заключается в том, что включает посадку на загрязненной кадмием почве древесных растений-мелиорантов, в качестве которых используют виды, выбранные из группы, включающей боярышник алтайский, кизильник черноплодный, ель колючую, лиственницу европейскую, робинию лжеакациевую, тополь бальзамический формы пирамидальной, клен Гиннала. Изобретение позволяет снизить содержание специфически связанной формы кадмия под кроной древесных растений-мелиорантов, что приводит к увеличению концентрации его подвижной формы в почве, тем самым кадмий становится доступным для поглощения в последующем растениями-ремедиантами в большем объеме, способствуя более интенсивной очистке почв без ее дополнительных обработок. 1 табл.

Кадмий относится к токсичным тяжелым металлам, причем согласно ГОСТ 17.4.02-83 он принадлежит к элементам 1-го класса опасности и вызывает у людей и животных ряд заболеваний (Ребров В.Г., Громова О.А. Витамины, макро- и микроэлементы. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. 960 с.). Поэтому необходимо очищать загрязненные почвы от избытка кадмия, особенно в случаях, когда эти почвы могут быть использованы для получения сельскохозяйственной продукции.

Известны способы фиторемедиационной очистки почв и грунтов, включающие посадку древесных и травянистых растений с целью последующего выноса тяжелых металлов, содержащихся в образующейся биомассе (Прасад М.Н.В. Практическое использование растений для восстановления систем, загрязненных металлами // Физиология растений. - 2003. - Т. 50. - №5. - С. 764-771).

Известен фиторемедиационный способ очистки почв от тяжелых металлов, включающий засев почвы семенами растений из семейств сложноцветных, бобовых и злаковых с последующим многократным скашиванием их в процессе вегетационного периода, высушиванием и удалением с поверхности почв (RU 2229203, МПК А01B 79/02, В09С 1/00, опубл. 27.05.2004; RU 2268096, МПК В09С 1/00, опубл. 20.01.2006; UA 76416, МПК А01В 79/02, опубл. 10.01.2013).

Недостатки известных способов заключаются в том, что результат очистки зависит от биопродуктивности растений и количества поступающих в них элементов, что обусловлено доступностью тяжелых металлов для поглощения растениями.

Известен способ биологической очистки почв от тяжелых металлов, включающий высев семян одуванчика лекарственного в количестве 1,95-24,3 млн. шт./га, скашивание и удаление зеленой массы до формирования цветоносных побегов. В начале фазы формирования розетки листьев в почву вносят борную кислоту в дозах 0,5-10,0 кг⋅га^-1 (RU 2342822, МПК А01В 79/02, опубл. 10.01.2009).

Известный способ позволяет проводить рекультивацию загрязненных земель, повысить вынос тяжелых металлов из почвы за счет биологической очистки, обогащать почву бором при его дефиците для растений. Однако недостатком известного решения является то, что внесение борной кислоты ухудшает свойства почвы, подкисляя ее, кроме того, требуется дополнительное обследование почв на предмет обеспеченности бором, профессиональное и техническое обеспечение процесса.

Технический результат заключается в снижении содержания специфически связанной формы кадмия под кроной древесных растений-мелиорантов, что приводит к увеличению концентрации его подвижной формы в почве, тем самым кадмий становится доступным для поглощения в последующем растениями-ремедиантами в больших объемах, способствуя более интенсивной очистке почв без ее дополнительных обработок.

В табл. 1 представлено содержание специфически связанных форм кадмия в почве под кроной древесных растений и их доля среди кислоторастворимых форм (КРФ).

Сущность изобретения заключается в том, что способ подготовки загрязненных кадмием почв для фиторемедиации включает посадку на загрязненной кадмием почве определенных видов древесных растений-мелиорантов, в качестве которых используют виды, выбранные из группы, включающей боярышник алтайский, кизильник черноплодный, ель колючую, лиственницу европейскую, робинию лжеакациевую, тополь бальзамический формы пирамидальной, клен Гиннала.

Пример. В способе подготовки загрязненных кадмием почв для фиторемедиации осуществляют высадку древесных растений-мелиорантов, выбранных из следующих видов: боярышник алтайский, кизильник черноплодный, ель колючая, лиственница европейская, робиния лжеакациевая, тополь бальзамический форма пирамидальная, клен Гиннала. Возможна высадка как одного из рекомендуемых видов древесных растений-мелиорантов, так и их комбинирование. Данные древесные растения-мелиоранты посредством корневых выделений и в результате деятельности видоспецифичного ризобиально-бактериального сообщества под кроной древесных растений влияют на соединения кадмия, находящегося в почве в труднорастворимых формах и снижают их концентрацию, переводя часть соединений в подвижные формы, которые активно поглощаются в последующем также и растениями-ремедиантами, извлекающими металл из почвы, ускоряя процесс ее очистки.

Определение специфически связанных форм кадмия проводили по известной методике (Метод анализа специфически связанных форм тяжелых металлов в почве: Kabata-Pendias A. Soil-plant transfer of trace elements - an environmetal issue // Geoderma. 2004. №122 (2-4). P. 143-149). В результате проведенных исследований определено, что содержание специфически связанных форм кадмия под кроной древесных растений снижается от 9,82 до 100% по сравнению с фоновым значением (табл. 1). Содержание подвижных форм кадмия, легко доступных для поглощения древесными растениями, возрастает (в ряде вариантов до 100% от суммарного содержания кадмия в почве) и соответственно, большее количество кадмия может поглощаться при фиторемедиации.

После посадки рекомендуемых древесных растений-мелиорантов возможна высадка растений-ремедиантов (например, травянистых однолетников), которые легко убирать (вместе с накопленным в ходе вегетации большим содержанием кадмия). Растения-ремедианты поглощают кадмий из почвы, что ускоряет процесс ее очистки.

Выращивание растений разного назначения и уборку их биомассы можно осуществлять одновременно или последовательно. Выбор оптимальных условий (какие виды древесных растений-мелиорантов необходимо посадить и их количество; необходимость в высадке дополнительно растений-ремедиантов и их последующей уборке; последовательность высадки древесных растений-мелиорантов и растений-ремедиантов) осуществляют, исходя из конкретных условий (вида почв и загрязнений).

По сравнению с известным решением предлагаемый способ позволяет снизить содержание специфически связанной формы кадмия за счет высадки определенных видов древесных растений-мелиорантов, что приводит к увеличению концентрации его подвижной формы в почве, тем самым кадмий становится доступным для поглощения в последующем растениями-ремедиантами, способствуя более интенсивной очистке почв, кроме того, способ позволяет высаживать древесные растения-мелиоранты без дополнительных обработок почвы и использовать их по прямому назначению и в качестве мелиорантов, а биомасса растений-ремедиантов может быть после озоления захороняться или использоваться на различные цели (при высоком содержании кадмия).

Способ подготовки загрязненных кадмием почв для фиторемедиации, включающий посадку на загрязненной кадмием почве древесных растений-мелиорантов, в качестве которых используют виды, выбранные из группы, включающей боярышник алтайский, кизильник черноплодный, ель колючую, лиственницу европейскую, робинию лжеакациевую, тополь бальзамический формы пирамидальной, клен Гиннала.

Изобретение относится к области механизации сельскохозяйственного производства. Машина, позволяющая вносить гербициды в защитную зону рядка без попадания их на листья сахарной свеклы (1), содержит рабочий орган, выполненный в виде пневматического листоподъемника.

Способ подготовки почвенной зоны под развитие картофеля и устройство для его осуществления // 2629283

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к способу обработки почвы с одновременным внесением удобрений перед посадкой картофеля и устройству для его осуществления.

Курганный способ конденсации парообразной влаги в почве // 2629228

Предложен способ конденсации парообразной влаги атмосферы в почве. Способ предполагает, что после посадки саженца вокруг него создается каменный курган, сопряженный с сетью траншей и ям, заполненных каменным материалом.

Способ очистки почв от тяжелых металлов в условиях города // 2629214

Изобретение относится к сельскому хозяйству, охране окружающей среды, а именно к увеличению степени извлечения из почв, загрязненных тяжелыми металлами в условиях города.

Способ возделывания картофеля и топинамбура в двупольном севообороте // 2628578

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам возделывания картофеля и топинамбура, и может быть использовано в условиях возделывания культур на легких, средних и тяжелых по механическому составу почвах.

Способ промышленного возделывания топинамбура как монокультуры // 2628338

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в условиях выращивания культуры на легких, средних и тяжелых по механическому составу почвах с различными междурядьями.

Способ снижения засоренности посевов кукурузы // 2624223

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к борьбе с сорной растительностью в посевах кукурузы. Рано весной высевают рыжик озимый.

Комбинированный агрегат для подготовки почв // 2622737

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к комбинированным агрегатам для подготовки почв к посадке картофеля. Комбинированный агрегат для подготовки почв навешивается на трактор и содержит раму, дисковый узел, фрезерный барабан, смонтированный на раме с приводом через редуктор от ВОМ трактора, кожух подвижный для формирования гребней, опорные колеса и механизм регулировки глубины рыхления.

Способ возделывания топинамбура в кормовом севообороте // 2622687

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ заключается в осенней предпосадочной обработке почвы, внесении органических и минеральных удобрений, нарезке гряд с технологическими промежутками между ними, посадке семенных клубней осенью или весной, весенне-летней междурядной обработке, посадке в гряды, уходе за посадками и скашивании стеблей на фураж.

Способ снижения эрозионных процессов на склоновых землях // 2622664

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к земледелию, и может найти применение при снижении эрозионных процессов на склоновых землях. Способ снижения эрозийных процессов заключается в том, что формируют буферные полосы естественной растительности шириной 2,5-3 м, а между ними располагают культивируемые участки шириной 10-12 м, на которых высевают озимую злаково-бобовую травосмесь и в фазе максимального развития осуществляют укос зеленой массы на высоте 6-8 см.

Способ продления производственного долголетия посевов многолетних бобовых трав // 2629785

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ, включающий посевы бобовых трав многолетнего производственного использования и полосной посев озимых злаковых зерновых культур, например озимой ржи, в механически разрушенную дернину многолетних бобовых посевов и внесение удобрений. При этом в последний год производственного долголетия, после первого укоса, в механически разрушенную дернину многолетних бобовых посевов полосным способом подсеваются озимые злаковые зерновые культуры и на следующий год обновленные посевы убираются на кормовые цели. Одновременно с посевом семян озимых злаковых зерновых культур в полосы механически разрушенной дернины многолетних бобовых трав вносят фосфорно-калийные минеральные удобрения. Способ позволяет продлить производственное долголетие посевов многолетних бобовых трав и снизить энергозатраты на обработку почвы после уборки травостоев за счет снижения связности дернины многолетних трав в результате полосной обработки дернины в период посева семян озимых зерновых культур. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ снижения засоренности посевов в биологическом земледелии // 2631330

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Осуществляют посев культуры с высокими аллелопатическими свойствами. В паровом поле высевают культуру рыжика озимого в смеси с однолетним клевером шабдар в соотношении 2:1. В фазе отрастания посевы опрыскивают водным раствором, в который вводят смесь Абика-Пик с гуматом калия по 2 кг каждого компонента на 1 гектар. Производят запахивание надземной биомассы в фазе цветения как сидерат. Обеспечивается повышение эффективности борьбы с сорной растительностью без применения химических средств. 1 табл.

Способ улучшения водно-физических свойств нейтральных солонцов при внесении твердого осадка водопроводных очистных сооружений // 2631468

Способ мелиорации солонцов нейтрального типа засоления включает внесение мелиоранта-коагулятора, представляющего твердый осадок водопроводных очистных сооружений, и заделывание его в почву. Твердый осадок представляет собой осадок от очистки поверхностных и артезианских вод с содержанием солей, представляющих собой сернокислое железо и алюминий. Использование данного способа позволяет улучшить водно-физические свойства солонцов нейтрального типа засоления. 1 ил., 1 табл.

Способ кротования осушаемых земель // 2632096

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а конкретней к способам нарезки кротовин на осушаемых дренажем сельскохозяйственных землях. На дренируемых землях поперек направления трубчатого дренажа нарезают кротовины, выделяют придренные участки трубчатого дренажа шириной от 4 до 6 глубин заложения трубчатых дрен и в момент нарезки кротовин в пределах выделенных придренных участков в полость кротовых дрен подают мелкодисперсный порошок серного колчедана в норме от 40 до 60 г/м. Изобретение расширяет функциональные возможности способа, обеспечивая снижение интенсивности заохривания трубчатого дренажа на 24%. Положительный эффект достигается за счет внесения в полость кротовин мелкодисперсного порошка серного колчедана.

Способ устройства кротового дренажа на осушаемых землях // 2632228

Способ устройства кротового дренажа на осушаемых землях относится к области сельского хозяйства. На осушаемых землях поперек направления трубчатого дренажа устраивают кротовые дрены. Новым является то, что на дренируемых землях выделяют придренные участки трубчатого дренажа шириной от 5 до 7 глубин заложения трубчатых дрен и в момент устройства кротового дренажа в пределах выделенных придренных участков подают в полость кротовых дрен мелкодисперсный порошок торфяной золы сухого удаления в норме от 60 до 80 г/м. Изобретение расширяет функциональные возможности аналога, обеспечивая снижение интенсивности заохривания трубчатого дренажа на 26%. Положительный эффект достигается за счет внесения в полость кротовых дрен мелкодисперсного порошка торфяной золы сухого удаления в норме от 60 до 80 г/м.

Способ оптимизации содержания кадмия и кобальта в зерне озимой пшеницы // 2633777

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение при возделывании озимой пшеницы, солома которой используется в качестве грубого корма для жвачных животных или как компонент для сложного рациона. Способ оптимизации содержания кадмия и кобальта в соломе озимой пшеницы включает выращивание озимой пшеницы по сидеральному пару. При этом клевер луговой заделывают в фазу цветения и запахивают через 30 дней, обрабатывают семена озимой пшеницы раствором жидкой удобрительно-стимулирующей смеси хелатных форм микроэлементов меди и молибдена и высевают. Изобретение позволяет снизить в соломе озимой пшеницы содержание кадмия в 17 раз при одновременном повышении содержания кобальта до 4 раз, что позволяет получить более качественный экологически чистый корм для животных. 1 табл.

Способ выбора месторазмещения участка под многолетнюю культуру на минеральных почвах // 2633881

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а также к мелиорации агроландшафтов. В способе устанавливают глубину корневой системы h многолетней культуры на минеральных почвах. В зимний период выполняют работы по снегозадержанию с предварительной установкой мерзлотомеров, устанавливают глубину промерзания почвогрунта для проведения наблюдений за уровнем почвенно-грунтовых вод, отсчитываемым относительно нижней границы промерзания. Выполняют скважины, определяют гранулометрический состав почвогрунта органолептическим методом, определяют величину Н, м относительно нижней границы промерзания почвогрунта, изменения Н при промерзании почвогрунта от 0 до h и по его величине и гранулометрическому составу определяют степень пучинистости грунта. При этом пылевато-песчаный почвогрунт при Н<0,5 м относят к среднепучинистому, при Н=0,5-1,0 м - к слабопучинистому, при Н>1,0 м - к практически непучинистому; супесчаный почвогрунт при Н<0,5 м относят к сильнопучинистому, при Н=0,5-1,0 м - к среднепучинистому, при Н=1,0-1,5 м - к слабопучинистому, а при Н>1,5 м - к практически непучинистому; суглинистый почвогрунт при Н<1,0 м относят к сильнопучинистому, при Н=1,0-1,5 м - к среднепучинистому, при Н=1,5-2,5 м - к слабопучинистому, а при Н>2,5 м - к практически непучинистому; глинистый почвогрунт при Н<1,5 м относят к сильнопучинистому, при Н=1,5-2,0 м - к среднепучинистому, при Н =2,0-3,0 м - к слабопучинистому, а при Н>3,0 м - к практически непучинистому. Способ позволяет исключить или снизить влияние морозной пучинистости почвогрунта на продуктивность многолетней культуры в течение всего нормативного срока ее произрастания на одном месте.

Способ фитомелиоративного восстановления сильно сбитых и деградированных пастбищных угодий // 2634435

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение для улучшения деградированных пастбищ. Способ включает рыхление дернины, подсев трав и полукустарников - улучшателей, обладающих виолентностью и патиентностью: волоснеца гигантского (Elymus giganteas Vahl.), житняков (Agropyron desertorum (Fisch. ex Link) Schult., Agropyron sibiricum (Willd.) P.B., Agropyron pectiniforme Roem. et Schult.), волоснеца ситникового (Elymus junceus Fisch.), прутняка (Kochia prostrata (L.) Schrad.), камфоросмы (Camphorosma lessingii Litv.) и типчака (Festuca sulcata Beck.). Подсев проводится из нескольких этих видов одновременно, но разнорядковыми полосами шириной 15-30 см, а при рыхлении разнорядковых полос между ними сохраняются междурядья целины (дернины) шириной 45-50 см. Причем для выполнения работ по полосному подсеву указанных видов в дернину естественных пастбищ применяют три модификации широкозахватных комбинированных агрегатов, выполняющих за один проход трактора технологические операции по рыхлению полос на глубину 5-18 см, высеву семян, заделке их и выравниванию полос, которое осуществляют либо перевернутыми боронами на песчаных почвах, либо цепочным шлейфом на суглинистых почвах или шлейфом из проволоки-катанки в виде колец на супесчаных почвах. В качестве почвообрабатывающих рабочих органов используют сферические и игольчатые диски, причем оптимальная глубина обработки задернелой почвы сферическими дисками до 80 мм. Ее достигают расстановкой передних и задних дисков на 144 мм друг от друга. Для высева сыпучих и несыпучих (парусных) семян трав и полукустарников используют высевающий аппарат баночного типа от серийных лущильников и сеялок, оборудованных ворошителями для первых и пружинными выталкивателями семян для вторых, с устройством в банке плавного изменения размеров ячеек высевающих дисков с диапазоном изменения передаточного числа в пределах i=0,21-0,32, где i = передаточное число. Способ обеспечивает восстановление и повышение продуктивности сбитых и деградированных пастбищных угодий в щадящем режиме - поверхностно, без полного разрушения дернины. 3 з.п. ф-лы, 6 ил., 4 табл.

Способ очистки охранной зоны магистральных трубопроводов и площадочных объектов от древесно-кустарниковой растительности // 2635401

Изобретение относится к области лесного хозяйства. Согласно предложенному способу очистки охранной зоны магистральных трубопроводов и площадочных объектов от древесно-кустарниковой растительности удаляют древесно-кустарниковую растительность комбинированным способом, включающим механическую очистку и химическую обработку гербицидами. Срезанную механическим способом древесно-кустарниковую растительность измельчают до получения мульчи, которую распределяют по площади очищаемого участка. Затем осуществляют химическую обработку молодой поросли и мульчи гербицидами через период времени, необходимый для образования молодой поросли древесно-кустарниковой растительности высотой не более 0,5 м. Изобретение обеспечивает повышение качества очистки охранной зоны и площадочных объектов от нежелательной растительности. 7 з.п. ф-лы.

Способ выращивания малины в условиях республики коми // 2636591

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к садоводству. Способ включает закладку плантации, подбор культур к посадке и посадку ягодной культуры с заветренной стороны в местах с повышенным накоплением снежного покрова. Плантацию закладывают на участках, где грунтовые воды не ближе одного метра от поверхности почвы. Посадки размещают кустовым или ленточным способом, используют, по меньшей мере, три сорта малины – раннеспелый, среднеспелый, сорт позднего созревания, адаптированные к почвенно-климатическим условиям Республики Коми, с возможностью перекрестного опыления цветков разных сортов, выбранные из ряда: Гусар; Колокольчик; Вольница; Оттава; Зоренька Алтая; Соколенок; Самарская плотная; Пересвет. Для посадки используют саженцы малины с хорошо развитыми однолетними корневыми отпрысками с корнями длиной не менее 10-15 см, с густой мочкой и надземной частью побега толщиной не менее 8-10 мм. Посадки мульчируют дважды весной и осенью торфонавозным компостом. После перезимовки ранней весной побеги подрезают до первой нормально развитой и перезимовавшей почки, удаляя подмерзшие или невызревшие сухие верхушки. Ежегодно вносят органические удобрения, улучшающие структуру почвы. Способ обеспечивает продление срока плодоношения малины, повышение её жизнеспособности в условиях низких температур и повышение урожайности. 3 з.п. ф-лы, 1 пр.