способ биологической рекультивации нарушенных земель

Формула изобретения

1. Способ биологической рекультивации земель, выпавших из хозяйственного оборота, в том числе антропогенно и техногенно нарушенных земель, предусматривающий применение минеральных удобрений и предпосевную бактеризацию семян микроорганизмами, отличающийся тем, что в рекультивируемый грунт после внесения минеральных удобрений вносят биологически активный препарат на основе консорциума кислотообразующих бактерий (ВКПМ В-5972), состоящего из Streptococcus thermophilus, Streptococcus bovis, Lactobacillus salivarius var. salicinicus, Lactobac. salivarius var. salivarius, Lactobacillus acidophilus, проводят посев семян, бактеризованных биопрепаратом на основе Azotobacter chroococcum (ВКПМ В-3721), после чего засеянный грунт опрыскивают водным раствором композиции, состоящей из биопрепаратов на основе Az. chroococcum (ВКПМ В-3721) и биопрепарата на основе Вас. mucilaginosus (ВКПМ В-5987) и гелеобразующего биополимера, а сформировавшиеся вегетирующие растения обрабатывают композицией биологически активных веществ, включающих препарат на основе консорциума молочно-кислых бактерий (ВКПМ В-5973), состоящего из Lactobacillus lactis, Lactobacillus salivarius var. salivarius, Lactobacillus acidophilus, и регулятор роста, например, эль-1.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что минеральные удобрения (азот, фосфор, калий) вносят в рекультивируемый грунт в дозе соответственно 120, 90, 40 кг на гектар и проводят опрыскивание водным раствором биологически активного препарата на основе консорциума кислотообразующих бактерий (ВКПМ В-5972) в дозе 1,8-3,0 кг/га, а затем, после посева семян, засеянную площадь обрабатывают водным раствором биопрепаратов на основе азотфиксирующих бактерий Azotobacter chroococcum (ВКПМ В-3721) и фосфатрастворяющих бактерий Вас. mucilaginosus (ВКПМ В-5987) в дозе 0,3-0,8 и 0,2-0,4 кг/га соответственно и гелеобразующего биополимера, например, водорослей или биополимера бактериальной культуры Bacillus mucilaginosus (ВКПМ В-5987) в количестве 150-400 г на гектар (в пересчете на сухое вещество).

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что бактеризацию семян-эндемиков проводят препаратами азотфиксирующих бактерий и используют штаммы Azotobacter chroococcum, например, 3064, 92 в дозе 0,3-0,8 кг/га на гектарную норму семян.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что сформировавшиеся вегетирующие растения обрабатывают водным раствором композиции биологически активных веществ, состоящей из препарата на основе консорциума молочно-кислых бактерий (ВКПМ В-5973), включающего Lactobacillus lactis, Lactobacillus salivarius var. salivarius, Lactobacillus acidophilus и препарата - регулятора роста, например, эль-1 в дозе соответственно 1,0-1,7 кг и 0,002-0,004 г на гектар рекультивируемой площади, через 1-3 недели после внесения азотфиксирующих и фосфатрастворяющих бактерий.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что обработку растительного покрова рекультивируемых площадей проводят, по мере необходимости, ежегодно в соответствии с пп. 2 и 4, а плотность растительного покрова поддерживают проведением дополнительного подсева семян - растений эндемиков, которые обрабатывают в соответствии с п. 3.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к экологии, биотехнологии, почвоведению, а именно к биологической рекультивации техногенно и антропогенно нарушенных земель, выведенных из хозяйственного оборота зольниками ТЭЦ и ГРЭС, промышленными шламами и отвалами, образовавшимися при шахтной и открытой добыче полезных (рудных и нерудных) ископаемых, при обогащении руд.

Способ может быть использован для инициирования процесса почвообразования, создания или возобновления растительного покрова, с целью закрепления и окультуривания песков, для оперативного пылеподавления, улучшения экологической ситуации на местности.

Известны способы рекультивации нарушенных земель. Так, например, при рекультивации крутых породных откосов (1) используют минеральные удобрения и стабилизирующий материал - карбоксиметилцеллюлозу или триэтиленгликоль, а также наполнители - чернозем с включением в эту композицию семян многолетних трав. Для рекультивации отвалов у угольных шахт, характеризующихся недостатками питательных веществ и низкой биологической активностью, предлагается вносить отходы - бытовой осадок очистных сооружений, при этом доза внесения такого осадка составляет не менее 30 тонн на гектар (2). В последнем случае применение предлагаемого использования осадка на период рекультивации еще ухудшит экологическую ситуацию, а в восстанавливаемый почвогрунт оказываются внесенными микроорганизмы, могущие вызвать метановый или гнилостный процессы разложения.

Заявляемый способ предусматривает использование для рекультивации микроорганизмов и препаратов на их основе, с учетом особенностей рекультивируемых площадей и обеспечивающих не только ускоренное почвообразование благодаря внесению отселектированных почвенных агрополезных микроорганизмов, но и способствующих на последующих этапах рекультивации формированию плодородных земель.

Пример 1. Проводили рекультивацию золоотвала, образовавшегося после гидроудаления каменноугольной золы из топок сжигания на ТЭЦ. По физическим свойствам зола представляет собою бесструктурную темно-серую, а в сухом состоянии и сильно пылящую массу. Плотность ее 1,8-1,72 г/см³, объемный вес 0,68-0,65 г/см³. По химическому составу - это сложное вещество, в состав которого входят оксиды кремния, железа, алюминия. Содержание подвижного калия (К₂О) - 7,0 мг/100 г, нитратного азота - 1,3 мг/100 г, рН солевое в пределах 9,3-10,7.

По всей рекультивируемой площади (2 га) за 7 дней до посева семян вносили минеральные удобрения в количестве 120 кг/га азота, 90 кг/га фосфора, 40 кг/га калия, опрыскивали обрабатываемую площадь вначале раствором биопрепарата на основе консорциума молочно-кислых бактерий (ВКПМ В-5972), состоящего из Streptococcus thermophilus, Streptococcus bovis, Lactobacillus salivarius var. salicinicus, Lactobac. salivarius var. salivarius, Lactobacillus acidophilus (3), из расчета 2,0 кг на гектар, а затем после посева семян одновременно водным раствором биопрепарата на основе азотфиксирующих бактерий (4) Az. chroococcum (ВКПМ В-3721), фосфатрастворяющих бактерий Bac. mucilaginosus (5) (ВКПМ В-5987) в дозе 0,6 кг/га каждого биопрепарата с гелеобразующим полимером - альгинатом фукуса из расчета 200 г на гектарную норму семян. После появления всходов проводили их обработку биопрепаратом, повышающим интенсивность фотосинтеза и снижающим стрессовую нагрузку растений (основа препарата - консорциум молочно-кислых бактерий Lactobacillus lactis, Lactobacillus salivarius var. salivarius, Lactobacillus acidophilus (ВКПМ В-5973) (6), в сочетании с регулятором роста эль-1 (7), вносимых из расчета 1,5 кг/га и 5 мг/га соответственно, в виде водных растворов (опрыскиванием). С интервалом 14 дней эту обработку проводили дважды. Проведенный комплекс рекультивационных мероприятий обеспечил в опыте проективное покрытие растений на 87% при высоте травостоя 40-55 см. На второй год, после таяния снега рекультивируемую площадь обработали композицией биопрепаратов на основе консорциума молочно-кислых бактерий (ВКПМ В-5972) Streptococcus thermophilus, Streptococcus bovis, Lactobacillus salivarius var. salicinicus, Lactobac. salivarius var. salivarius, Lactobacillus acidophilus из расчета 1,5 кг/га с последующим подсевом семян злаковых трав, бактеризованных водным раствором препарата на основе Az. chroococcum (8). Через 2 недели проводили обработку биопрепаратом, повышающим интенсивность фотосинтеза и снижающим стрессовую нагрузку растений, состоящим на основе консорциума молочно-кислых бактерий Lactobacillus lactis, Lactobac. salivarius var. salivarius, Lactobac. acidophilus (ВКПМ В-5973) в сочетании с обработкой регулятором роста эль-1 из расчета 0,003 г/га. Контролем служили делянки без обработки и обработанные осадком бытовых стоков (прототип). Результаты опыта приведены в таблице 1.

В таблице 2 приведены результаты микробиологического анализа зольника на площади, рекультивируемой по заявляемому способу.

В контроле и в варианте с обработкой по прототипу численность микроорганизмов оставалась практически неизменной, т.е. 0,2+0,001 млн. гумус не обнаружен.

Пример 2.

Проводили рекультивацию площадей, занятых шламами горнообогатительного комбината (Качканар). Шлам - техногенный субстрат, не имеющий аналогов в природе, но по аналитическим данным он наиболее близок к пескам. Гранулометрический анализ показал, что шлам следует отнести к пескам фракцией: гравелистым - 3%, крупнозернистым -средне- и малозернистым - 54%, пылеватой фракции - 32%; в шламе преобладают частицы мелкого песка и крупной пыли. Опыт проводили, как описано в примере 1, используя в качестве биополимера бактериальный полимер, синтезируемый Bac. mucilaginosus (ВКПМ В-5987) из расчета 0,6 кг/га, а для бактеризации семян - препарат на основе Az. chroococcum штамм 92, обладающего высокой фунгицидной активностью, из расчета 0,8 кг/га - норму семян. Результаты опыта приведены в таблице 3 и 4: в таблице 3 - данные по формированию травостоя, в таблице 4 - результаты микробиологического анализа проб почвогрунта, отобранных с рекультивируемого участка шламохранилища. В контроле и варианте с обработкой осадком быт. стоков численность микроорганизмов оставалась практически неизменной с численностью сапрофитов 30 тыс. - 27,8 тыс. на 100 г шлама, т.е. восстановления (формирования) биоценоза почвогрунта не наблюдалось, и рекультивации сравнительно с заявляемым способом не происходило. На второй год рекультивации, после таяния снега, рекультивируемую площадь обрабатывали так же, как описано в примере 1, применяя, как и в первый год рекультивации, бактериальный полимер, а бактеризацию семян проводили с использованием Az. chroococcum, шт. 92, препараты применяли из расчета 0,6 кг и 0,8 кг на гектар соответственно.

Таким образом, экспериментально установлено, что заявляемый способ может быть использован для рекультивации техногенно нарушенных земель, отчужденных из сферы хозяйственной деятельности по прямому назначению, как полигон или "складирование" продуктов, загрязняющих среду и резко ухудшающих экологическую ситуации на местности.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР 1001874, 1983, бюллетень 9.

2. Красавин А.П., Хорошавин А.Н., Катаева И.В. Восстановление нарушенных земель с использованием бактериальных препаратов. М., 1988, Вестник сельскохозяйственной науки, 10, с.64-68.

3. Патент РФ 2054256, опубл. 20.02.96, бюл. 5.

4. Патент РФ 1703634, опубл. 07.01.92.

5. Патент РФ 2081867, опубл. 20.06.97, бюл. 17.

6. Патент РФ 2092472, опубл. 10.10.97, бюл. 28.

7. Вакуленко В. В. , Шаповал О.А., Агафонов Ю.В. Разработка технологий производства и применения высокоэффективного экологически чистого иммуностимулятора Эль. Тезисы докладов участников семинара-совещания. Анапа, 1995, с. 122.

8. Авторское свидетельство, СССР, 922105, опубл. 1982, бюлл. 15.