способ использования сельскохозяйственных земель, загрязненных тяжелыми металлами

Формула изобретения

Способ использования сельскохозяйственных земель, загрязненных тяжелыми металлами, включающий высев на этих землях растений-фитомелиорантов, отличающийся тем, что в качестве фитомелиорантов используют травосмеси, содержащие не менее 60% тетраплоидных сортов райграса и полиплоидные многолетние злаки, например, тимофеевку луговую, костер безостый, при норме высева 20-24 кг/га, при этом в посевах поддерживают высокий уровень влажности почвы до 65-75% ПВ и повышенный питательный режим путем проведения удобрительных поливов, а уборку травостоя производят при влажности почвы не менее 65% ПВ.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства и может найти применение при возделывании сельскохозяйственных культур на землях, содержащих тяжелые металлы в количестве, превышающем предельно допустимые концентрации (ПДК).

Известен способ очистки и рекультивации сельскохозяйственных земель, загрязненных тяжелыми металлами, включающий внесение в загрязненный почвенный слой сорбционного агента (монтмориллонита) в количестве 2 т/га, с последующим перемешиванием (Пат. РФ № 2210438, МКИ В09С 1/00, БИ № 23, 2003 г.).

Этот способ требует значительных затрат на приобретение и внесение сорбционного агента.

Известен способ защиты почв от загрязнения тяжелыми металлами, включающий высев на этих землях растений-фитомелиорантов, способных выносить и накапливать в своей надземной биомассе определенные тяжелые металлы (Пат. РФ № 2268096, МКИ В09С 1/00, БИ № 02, 2006 г.).

Этот способ принят в качестве прототипа. Высев растений-фитомелиорантов позволяет в течение нескольких лет снизить содержание тяжелых металлов до уровня ПДК. Скошенная биомасса может быть использована при утилизации для выделения извлеченных из почвы тяжелых металлов.

Недостатком этого способа является вывод земель из сельскохозяйственного пользования на весь период проведения работ по извлечению из почвы металлов-загрязнителей. Кроме того, этот способ эффективен только в случае отсутствия возобновляемого загрязнения почвы. В большинстве же случаев возобновление загрязнения неизбежно, так как его источником являются действующие промышленные предприятия, транспорт и т.п.

Целью предлагаемого изобретения является использование сельскохозяйственных земель со средней степенью загрязнения тяжелыми металлами (до 5 ПДК) с получением нормативно чистой сельскохозяйственной продукции.

Достичь поставленной цели позволяет способ использования сельскохозяйственных земель, загрязненных тяжелыми металлами, включающий высев растений-фитомелиорантов, в котором согласно изобретению в качестве фитомелиорантов используют травосмеси, содержащие не менее 60% тетраплоидных сортов рейграса и полиплоидные многолетние злаки, например тимофеевку луговую, костер безостый, при норме высева 20-24 кг/га, при этом в посевах поддерживают высокий уровень влажности почвы до 65-75% ПВ и повышенный питательный режим путем проведения удобрительных поливов, а уборку травостоя производят при влажности почвы не менее 65% ПВ.

Сущность способа заключается в том, что полиплоидные растения, особенно в составе травосмеси, обладают высокой жизнестойкостью в неблагоприятных почвенных и климатических условиях и, обладая высоким буферным барьером, на загрязненных тяжелыми металлами почвах способны частично аккумулировать и фиксировать загрязняющие металлы в корнях, вынося в надземную часть (зеленую массу) только малую их долю. Из них тетраплоидный райграс обладает наиболее мощной надземной частью, поэтому в травосмеси его должно быть не менее 60%. Предлагаемый способ использования сельскохозяйственных земель, загрязненных тяжелыми металлами, для выращивания полиплоидных растений позволяет получать большие объемы зеленой массы на корм скоту с содержанием тяжелых металлов, не превышающим ПДК, на «хронически» загрязняемых тяжелыми металлами сельскохозяйственных землях.

Предложенный способ использования сельскохозяйственных земель, загрязненных тяжелыми металлами, осуществляют в следующем порядке.

На участке, содержащем не более 5 ПДК цинка, меди и свинца, производят предпосевную обработку почвы, включающую вспашку с внесением основного удобрения в виде органоминеральной смеси, содержащей до 50% расчетной нормы удобрения, содержащей: N - 175-350, Р - 90-180, K - 225-450. Конкретная норма внесения удобрений уточняется с учетом фактического содержания элементов питания в почве. По хорошо разделанной пашне осуществляют сев многолетней травяной смеси, включающей семена полиплоидных сортов тимофеевки луговой, костра безостого и более 60% тетраплоидных сортов райграса. Норма высева составляет 20-24 кг/га при одновременном рядковом внесении минеральных удобрений N - 20, Р - 20, К - 20. Повышенная норма высева позволяет обеспечить дружные всходы и плотный травостой с хорошо развитой корневой системой. Корневая система обеспечивает поглощение и фиксацию загрязняющих металлов. При этом плотная дернина препятствует росту сорной растительности, высокое содержание которой в биомассе поля может привести к повышению содержания в ней тяжелых металлов.

После появления всходов на посевах ведут контроль влажности пахотного слоя почвы. При его снижении до 75% ПВ производят полив дождеванием. Вместе с оросительной водой проводят внесение воднорастворимых форм минеральных удобрений. Поддержание высокого уровня влажности почвы требует проведения частых поливов, сочетание которых с внесением удобрений позволяет повысить коэффициент использования удобрений благодаря поступлению их не только через корневую систему, но и через листовую поверхность. Подкормки прекращают за неделю до уборки или стравливания животным надземной массы растений.

Следует отметить, что райграс тетраплоидный предъявляет повышенные требования к обеспечению влагой. При недостаточной влажности почвы он резко снижает урожайность, что может привести к значительному повышению содержания в биомассе тяжелых металлов-загрязнителей. Поэтому на загрязненном участке влажность почвы в период вегетации не должна опускаться ниже 75-65% ПВ.

Корневая система полиплоидных растений способна удерживать в связанном состоянии тяжелые металлы, поглощенные из почвы. Органические вещества, образующиеся при разложении корневой массы травосмеси, также связывают находящиеся в ней тяжелые металлы, переводя их в недоступные для растений формы.

В надземной части райграса благодаря ее большой массе и высокой обводненности содержание тяжелых металлов не превышает величину ПДК. При использовании земель в качестве сенокосов уборку травостоя производят при наступлении колошения у 80% растений, в этот период травостой имеет наибольшую величину биомассы. При этом не следует допускать понижения влажности почвы менее 65% ПВ, чтобы избежать пыления при уборке и попадания на скошенную биомассу загрязненной почвы.

Экспериментально установлено, что на участках, где содержание цинка, свинца и меди составляет около 5 ПДК в растительной массе райграса тетраплоидных сортов, выращенного по предлагаемой технологии, их содержание в кормах не превышает величины ПДК. При этом содержание металлов в корнях растений в сотни раз превышает содержание их как в надземной массе, так и почве, что указывает на активное накопление и связывание этих металлов корневой массой райграса тетраплоидного. Результаты исследований представлены в таблице.

Следует отметить, что некоторое превышение содержания в надземной биомассе растения цинка может играть положительную роль, так как ионы цинка являются антагонистами кадмия и препятствуют его накоплению в растениях.

Вынос тяжелых металлов растениями райграса тетраплоидного при содержании их в почве до 5 ПДК.
Металлы, содержащиеся в почве	ПДК (мг/кг) в почве	Содержание металла в почве опыта (мг/кг)	Содержание металла в растении (мг/кг)
В наземной биомассе	В корнях
Цинк	55	300	50/72*	50/3465
Медь	33	150	30/3,4	30/1264
Свинец	32	150	5/0,9	5/219
Примечание*: ПДК металлов в кормах / содержание металлов в биомассе

Таким образом, предлагаемый способ использования сельскохозяйственных земель, загрязненных тяжелыми металлами, позволяет на землях со средним уровнем загрязнения (до 5 ПДК) выращивать травосмеси тетраплоидного райграса и других полиплоидных злаковых трав и использовать «хронически» загрязняемые сельскохозяйственные земли для получения нормативно чистой по содержанию тяжелых металлов кормовой продукции высокого зоотехнического качества.