способ химической мелиорации черноземных солонцовых почв

Формула изобретения

1. Способ химической мелиорации черноземных солонцовых почв, включающий почвенное агромелиоративное обследование участка и составление проекта на мелиорацию, внесение химического мелиоранта, его заделку лущением или фрезерованием в поверхностный слой почвы с одновременной разделкой дернины или стерни, основную обработку почвы, парование, посев и возделывание солонце- и солеустойчивых культур-фитомелиорантов, отличающийся тем, что после внесения химических мелиорантов и их поверхностного заделывания основную обработку почвы совмещают с мелиоративной и проводят мелиоративным трехъярусным пругом, у которого заглубление каждого корпуса производят в соответствии с проектом на мелиорацию дифференцированно в зависимости от глубины залегания и мощности солонцового горизонта, а после мелиоративной обработки, выравнивания поверхности пашни дисковыми орудиями и одногодичного парования при освоении мелиорируемых угодий производят посев и возделывают солонце- и солеустойчивые культуры-фитомелиоранты в следующих севооборотах: сорго суданская трава горчица суданская трава или озимая рожь просо кукуруза ячмень или костер и донник под покров горчицы костер и донник второго года жизни - костер третьего и четвертого года жизни.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяют химический мелиорант в количестве, половинном от расчетной дозы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в земледелии и растениеводстве при химической мелиорации черноземных почв с высокой комплексностью (более 25% от площади) солонцов мелких, средних и глубоких средне- и многонатриевых магниевых сильносолончаковых хлоридно-сульфатных и сульфатных тяжелого механического состава с близким залеганием грунтовых вод или верховодки в зонах с годовой суммой осадков не менее 350 мм или при орошении.

Известен способ химической мелиорации солонцовых почв (Пак К.П. Солонцы СССР и пути повышения их продуктивности. М. Колос, 1975, с. 114 173), основанный на химической реакции замещения в почвенном поглощающем комплексе избыточного количества катионов натрия на ионы кальция, в результате чего щелочная реакция среды изменяется на нейтральную, улучшаются физические и химические свойства почвы, причем в качестве химических мелиорантов в солонцовую почву вносят природные (гипс, глиногипс, мел) или получаемые в промышленности в виде отходов (фосфогипс, хлористый кальций, железный купорос, дефект, серная кислота и др.), преимущественно кальцийсодержащие вещества, доза которых рассчитывается по содержанию в солонцах поглощенных оснований и натрия, мощности мелиорируемого слоя, содержанию кальция в мелиоранте и т.д. Этот способ аналог включает проведение комплекса мелиоративных работ и мероприятий, а именно: почвенного обследования участка и составления проекта на мелиорацию, в котором отражают исходные показатели плодородия почвы, намечают вид химического мелиоранта, срок, способ и дозу его внесения, вид и глубину основной обработки почвы, меры по промывке почвы, тип севооборота, набор сельскохозяйственных культур-фитомелиорантов, агротехнику их посева и возделывания.

Известны также способы химической мелиорации солонцовых почв, которые включают в себя практически все элементы вышеприведенного аналога, но отличающиеся по осуществлению от того или иного вида операций.

Известен химический способ мелиорации черноземных почв с высоким содержанием солонцов мелких, средних и глубоких средне- и многонатриевых (Технологии мелиорации и возделывания сельскохозяйственных культур на солонцовых землях Поволжья. М. Росагропромиздат, 1989, с. 18 24, 98 - 104), при котором проводят почвенное обследование участка и в соответствии с проектом на мелиорацию вносят на поле сразу всю дозу химического мелиоранта или частями, лущением заделывают его в поверхностный слой почвы, одновременно разделывая дернину или стерню, проводят обычную (немелиоративную) вспашку на глубину 15 16, 20 22 или 27 35 см с почвоуглублением (рыхлением подпахотного слоя) до 40 50 см, после чего поле оставляют на одногодичное парование, а затем осуществляют посев и возделывание солонце- и солеустойчивых культур-фитомелиорантов, как и по первому способу-аналогу.

При этом известном способе-аналоге мелиорации черноземных почв с наличием средних и глубоких солонцов обычной (немелиоративной) вспашкой достигают перемешивание пахотного слоя почвы с химическим мелиорантом и частично разрушают солонцовый горизонт.

Недостаток этого известного способа-аналога заключается в том, что при обработке почвы обычным (немелиоративным) плугом из-за его конструктивных особенностей (максимальная глубина обработки не более 30 см) солонцовый горизонт часто не разрушается полностью.

Известен также способ химической мелиорации черноземных почв с высоким содержанием солонцов мелких, средних и глубоких средне- и многонатриевых (Технологии мелиорации и возделывания сельскохозяйственных культур на солонцовых землях Поволжья. М. Росагропромиздат, 1989, с. 16 24, 98 - 104), при котором проводят почвенное обследование участка, в соответствии с проектом на мелиорацию вносят сразу всю дозу химического мелиоранта, заделывают его лущильником в поверхностный слой почвы, одновременно разделывая дернину или стерню, проводят мелиоративную глубину (на 40 45 см и глубже) плантажную вспашку, затем, поскольку поверхность поля получается гребнистой, ее выравнивают дисковыми орудиями и после одногодичного парования сеют и возделывают солонце- и солеустойчивые культуры-фитомелиоранты, как и по первому способу-аналогу.

При этом известном способе-аналоге благодаря глубокой плантажной вспашке происходит, как правило, полное разрушение солонцового горизонта, в результате чего значительно улучшается водный режим почвы и усиливается действие химических мелиорантов.

Но, так как при поантажной впашке обезличивается (сбрасывается на дно борозды) самый плодородный верхний слой почвы, а на поверхность выносится нижняя часть солонцового горизонта или засоленная почвообразующая порода, этот известный способ-аналог применим в основном для мелиорации мелких и корковых солонцов, у которых надсолонцовый горизонт практически отсутствует.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ химической мелиорации черноземных почв с высоким содержанием солонцов мелких, средних и глубоких средне- и многонатриевых (Кормопроизводство на солонцовых землях Западной Сибири и Южного Урала. Рекомендации. М.Госагропром СССР, 1987, с. 8. ), при котором проводят почвенное обследование участка, составляют проект на мелиорацию, вносят сразу всю дозу химического мелиоранта, заделывают его лущением или фрезерованием в поверхностный слой почвы, одновременно разделывая дернину или стерню, после чего проводят глубокую (на 35 40 см) безотвальную обработку почвы специальными орудиями-глубокорыхлителями (например РСН 2,9 или стойки СИБИМЭ), после оставляют на одногодичное парование, а затем проводят посев и возделывание солонце- и солеустойчивых культур-фитомелиорантов.

Преимущество прототипа по сравнению с известными способами-аналогами, сочетающими химическую мелиорацию с обычной или плантажной вспашками, в том, что при глубоком безотвальном рыхлении почвы солонцовый горизонт разрушается, но не выносится на поверхность.

Недостаток прототипа в том, что почва при безотвальной обработке, в том числе и глубокой, измельчается и перемешивается с химическим мелиорантом гораздо хуже, чем при вспашке, она быстрее слеживается и со временем происходит ухудшение ее водно-физических свойств. Прототип эффективен на солонцах с близким залеганием к поверхности почвы вредных для растений водорастворимых солей.

Существенным недостатком прототипа, как и известных способов-аналогов при мелиорации черноземных почв с высоким содержанием средне- и многонатриевых солонцов, является необходимость применения очень больших доз химических мелиорантов (в зависимости от содержания поглощенного натрия в почве и мощности солонцового горизонта до 70 тонн на 1 гектар), что требует значительных затрат на их добычу, производство, приобретение, доставку и внесение.

Целью предлагаемого изобретения является повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий при одновременном снижении затрат на химическую мелиорацию черноземных почв с высоким (более 25% от площади) содержанием солонцов мелких, средних и глубоких, прежде всего средне- и многонатриевых магниевых сильносолончаковых хлоридно-сульфатных и сульфатных тяжелого механического состава при близком залегании грунтовых вод или верховодки.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе химической мелиорации черноземных солонцовых почв проводят почвенное агромелиоративное обследование участка, составляют проект на мелиорацию, вносят расчетную дозу химического мелиоранта, заделывают его лущением или фрезерованием в поверхностный слой почвы, одновременно разделывая дернину или стерню, а затем проводят основную обработку почвы мелиоративным трехъярусным плугом, при этом глубину обработки у каждого корпуса этого плуга устанавливают в соответствии с проектом на мелиорацию дифференцировано в зависимости от глубины залегания и мощности солонцового горизонта, затем, после мелиоративной обработки, поверхность пашни выравнивают дисковыми орудиями и после одногодичного парования почвы проводят посев и возделывают солонце- и солеустойчивые культуры-фитомелиоранты в следующих севооборотах: сорго суданская трава - горчица суданская трава или: озимая рожь просо кукуруза ячмень или: костер + донник под покров горчицы костер + донник второго года жизни - костер третьего и четвертого года жизни.

Повышение эффективности предлагаемого способа по сравнению с прототипом достигается и при уменьшении количества вносимого химического мелиоранта на половину от расчетной дозы, благодаря чему существенно снижаются затраты на мелиорацию, закупку и транспортировку мелиорантов.

В известной научно-технической и патентной информации не обнаружены решения с совокупностью отличительных признаков, аналогичных предлагаемой.

Не является очевидным для достижения цели изобретения использование при мелиорации черноземных почв с высоким (более 25% от площади) содержанием солонцов мелких, средних и глубоких средне- и многонатриевых магниевых сильносолончаковых хлоридно-сульфатных и сульфатных тяжелого механического состава при близком залегании грунтовых вод или верховодки способа, сочетающего химическую мелиорацию, особенно дозами мелиоранта на половину меньше расчетной, с мелиоративной трехъярусной обработкой почвы.

Трехъярусная обработка почвы широко применяется для мелиорации солонцов, но используется в основном при агробиологическом методе мелиорации (без внесения химических мелиорантов) на высококарбонатных солонцах в засушливой степной зоне каштановых почв. При химической мелиорации черноземных солонцов недостатком основной обработки почвы по способу-прототипу с глубоким безотвальным рыхлением или способам-аналогам с обычной вспышкой с почвоуглублением является плохое разрушение солонцового горизонта, недостаточное перемешивание химического мелиоранта с почвой. Трехъярусная обработка позволяет устранить эти недостатки она не только обеспечивает полное крошение солонцового горизонта, но и сбрасывает его на дно пахотной борозды (на глубину до 40 см), а также лучше заделывает химический мелиорант в почву.

При предлагаемом способе мелиорации черноземных солонцов, благодаря сочетанию химической мелиорации с трехъярусной обработкой почвы, существенно по сравнению с применяемыми в способе-прототипе и способах-аналогах сочетаниями химической мелиорации с обычной, плантажной вспашками или глубоким безотвальным рыхлением улучшаются водно-физические свойства почвы, более интенсивно идут процессы химической мелиорации, повышается эффективное плодородие и продуктивность мелиорируемых угодий.

Не является также очевидным для достижения цели изобретения при предлагаемом способе мелиорации черноземных почв с высоким (более 25% от площади) содержанием солонцов мелких, средних и глубоких средне- и многонатриевых сильносолончаковых хлоридно-сульфатных и сульфатных тяжелого механического состава при близком залегании грунтовых вод или верховодки возможность существенного снижения затрат на приобретение, доставку и внесение химических мелиорантов от применения половины от расчетной дозы химического мелиоранта.

Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает критериям "новизна" и "изобретательский уровень", а положительный эффект в нем достигается при неочевидном для специалиста сочетании традиционных химических мелиораций и обработок существующими трехъярусными плугами, то есть без дополнительных затрат на создание нового орудия для обработки солонцовых почв и за счет снижения на половину затрат по приобретению, транспортировке и внесению химического мелиоранта.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В зонах с годовой суммой осадков не менее 350 мм, на участках, предназначенных для коренной мелиорации солонцов проводят агромелиоративное обследование почвы. На его основании составляют проект на мелиорацию, в котором отражают исходные показатели плодородия почвы, намечают способ мелиорации, вид химического мелиоранта, дозы его по сумме обменных натрия и магния в мелиорируемом слое почвы, сроки внесения (дробно или всю дозу сразу под мелиоративную обработку), вид и глубину мелиоративной обработки, тип севооборота, набор культур-фитомелориантов, агротехнику посева и возделывания.

На целине в начале лета, а на используемых в пашне угодьях после уборки равномерно вносят по поверхности почвы химический мелиорант (гипс, фосфогипс или др.), лучше всего половинную от расчетной дозу, применяя, например обычные разбрасыватели типа РУМ-8, 1-РМГ-4, КСА-3 и т.п. После разбрасывания химического мелиоранта его заделывают в поверхностный слой почвы на глубину 10-12 см, одновременно разделывая дернину или стерню, дисковыми орудиями (БД-10А, ЛДГ-10) или лемешными лущильниками ((ПЛ-25, ПЛ-5-25).

При состоянии физической спелости солонцового горизонта почву обрабатывают трехъярусным плугом (типа ПТН-40, ПТН-3-440А, ПТН-3-40М). Перед работой трехъярусный плуг регулируют в соответствии с требованиями к мелиоративной вспашке солонцов мелиорируемого поля, отраженными в проекте на мелиорацию, поскольку неправильно установленный плуг не обеспечит требуемое качество обработки почвы. Для этого первый корпус, расположенный в передней части плуга (у трехсекционных плугов типа ПТН-3-40 соответственно в передней части каждой секции), устанавливают на глубину надсолонцового горизонта, например, при преобладании на участке средних солонцов на глубину 10 см, глубоких 20 см. Этим корпусом крошат и оборачивают надсолонцовый горизонт, перемешивают его с химическим мелиорантом и оставляют на поверхности. Третий корпус, расположенный в задней части плуга (секции) на одной линии с первым корпусом, устанавливают на глубину, равную нижней границе солонцового горизонта. Вторым корпусом самым большим, мелиоративным, полностью разрушают остатки солонцового горизонта (если они остались после прохода второго корпуса плуга) и припахивают часть подсолонцового горизонта. При работе двух последних корпусов осуществляют крошение, взаимное перемещение и частичное перемешивание солонцового и подсолонцового горизонтов. Глубина установки второго корпуса не должна превышать указанную в проекте, иначе возможно вовлечение в пахотный слой вредных для растений водорастворимых солей.

После трехъярусной вспашки поверхность пашни, как и после плантажа (по второму аналогу), получается гребнистой и глыбистой, поэтому ее выравнивают, например, дисковыми лущильниками ЛДГ-10.

Следующим летом поле держат под черным паром. В пару под одну из культиваций вносят минеральные удобрения и вторую часть химического мелиоранта, если проектом предусмотрено его дробное внесение. Если мелиоративные работы были завершены в первой половине лета, например при освоении целинных участков, и до осени почву обрабатывали по типу раннего пара, то это поле не оставляют под пар, а весной проводят посев сельскохозяйственных культур-фитомелиорантов.

Освоение мелиорируемых угодий начинают с возделывания многолетних трав или однолетних растений, отдавая предпочтение солонце- и солеустойчивым культурам, вводя, например, мелиоративные пятипольные севообороты: пар - донник + костер под покров горчицы донник + костер второго года жизни - костер третьего и четвертого года жизни или: пар сорго суданская трава - просо суданская трава и др. Возделыванием хорошо переносящих солонцовость и засоление культур-фитомелиорантов способствуют повышение эффективного плодородия почвы, продуктивности мелиорируемых угодий, уменьшению срока окупаемости затрат на мелиорацию.

Пример. В Западной Правобережной микрозоне Саратовской области (Самойловский район), характеризующейся относительно благоприятными условиями увлажнения (годовая сумма осадков 480 мм), в 1984 г. было проведено агромелиоративное почвенное обследование целинного участка, которым было установлено, что на нем среди черноземных почв на 25-30% площади присутствуют мелкие, средние и глубокие средне- и многонатриевые магниевые сильносолончаковые хлоридносульфатные и сульфатные тяжелосуглинистые солонцы при близком залегании верховодки (1,5 метра от поверхности почвы). Солонцы, входящие в состав почвенного комплекса, содержали поглощенного натрия 9-11 мг-экв. на 100 г почвы или 28-38% от суммы поглощенных оснований. Исходя из содержания поглощенного натрия в мелиорируемом слое (0-40 см), полная расчетная доза химического мелиоранта (фосфогипса) составила 70 тонн на 1 га.

Изучение сравниваемых способов мелиорации проводилось в течение шести лет в стационарных полевых опытах, заложенных на указанном участке в 1984 г.

Сравниваемые способы включали в себя поверхностное внесение (разбрасывание) фосфогипса дозой 35 тонн на 1 га (половина от расчетной дозы), заделку его в почву с одновременной разделкой дернины лемешным лущением ПЛ-10-25 на глубину 12-14 см и основную обработку почвы разными орудиями. По первому способу-аналогу основную обработку почвы осуществляли обычным отвальным плугом ПН-5-35 на глубину 20-22 см, по способу-прототипу глубоким безотвальным рыхлением стойками СИБИМЭ на глубину 35 см и по предлагаемому способу трехъярусным плугом ПИН-3-40М на глубину 40 см и третьего на 30 см. После трехъярусной обработки поверхность пашни по предлагаемому способу выровняли 2-3 проходами дискового лущильника ЛДГ-10.

В течение лета 1985 г. почву на всех вариантах опыта держали под черным паром, в котором проводили обычные работы, предусмотренные зональными технологиями ухода за парами.

Одновременно с перечисленными выше способами мелиорации, отличающимися между собой основными обработками почвы, проводили и сравнение разных способов использования мелиорируемых угодий. На каждом варианте обработки почвы изучали три пятипольных севооборота: 1) севооборот с многолетними травами: пар костер + донник под покров горчицы костер + донник второго года жизни - костер третьего и четвертого года жизни, 2) севооборот с 60% зерновых: пар - озимая рожь- просо кукуруза ячмень и 3) севооборот с 60% однолетних кормовых культур: пар сорго суданская трава горчица суданская трава. Сроки проведения полевых работ, агротехнику посева и возделывания сельскохозяйственных культур, рекомендованные для данной зоны, корректировали с учетом состояния увлажнения солонцов. Удобрения и ядохимикаты не применяли.

Проведенными исследованиями было установлено, что в условиях Западной микрозоны Саратовской области на целинных черноземных почвах с 25-30% солонцов мелких, средних и глубоких средне- и многонатриевых магниевых сильносолончаковых хлоридно-сульфатных и сульфатных тяжелосуглинистых при близком залегании грунтовых вод (1,5 метра) и верховодки, мелиорации, как таковая, по сравнению с целиной, оказалась эффективной, причем предлагаемый способ превосходил известные (табл.).

При предлагаемом способе мелиорации, основанном на сочетании химической мелиорации половинной от расчетной дозой фосфогипса (35 тонн на 1 га) и мелиоративной трехъярусной вспашки, продуктивность сеяных многолетних трав в среднем возросла до 16,6 ц кормовых единиц с 1 га, что на 10-20% больше, чем при применении способа-прототипа и первого аналога и в 2,5 раза больше, чем на целине (табл.).

При возделывании на мелиорируемых солонцовых землях однолетних солонце- и солеустойчивых культур-фитомелиорантов, по сравнению со способом использования таких почв путем залужения многолетними травами, продуктивность угодий еще более повысилась, снизилась себестоимость продукции и ускорилась окупаемость затрат на мелиорацию. Введение на мелиорируемых землях предлагаемых пятипольных севооборотов: пар сорго суданская трава горчица суданская трава и пар озимая рожь просо кукуруза ячмень позволило поднять среднюю продуктивность 1 га пашни соответственно до 24,6-29,2 и 19,7-25,7 ц кормовых единиц, что в 3,7-4,4 и 3,0-3,9 раза больше, чем было до мелиорации на целине (табл.).

При использовании этих мелиоративных севооборотов, насыщенных однолетними солонце- и солеустойчивыми культурами, преимущественно предлагаемого способа мелиорации комплексных черноземных почв с высоким содержанием мелких, средних и глубоких средне- и многонатриевых солонцов перед аналогом и прототипом еще более очевидно. При предлагаемом способе средняя продуктивность каждого мелиорируемого гектара в кормовых единицах оказалась на 20-30% больше (табл.).

Предлагаемый способ мелиорации позволил получать ежегодно с каждого гектара, по сравнению с целиной, дополнительной продукции в ценах января 1993 г. при возделывании многолетних трав 18,0 тыс. рублей, однолетних солонце- и солеустойчивых зерновых культур 34,4 тыс. руб и однолетних кормовых 40,7 тыс. руб (табл.).

Таким образом, оценка технико-экономической эффективности предлагаемого способа химической мелиорации целинных, а также и старопахотных с неполностью разрушенным солонцовым горизонтом черноземных почв с 25-30% солонцов мелких, средних и глубоких средне- и многонатриевых магниевых сильносолончаковых хлоридно-сульфатных и сульфатных тяжелого механического состава с близким залеганием грунтовых вод или верховодки, основанного на сочетании химической мелиорации половинной дозой мелиоранта с мелиоративной трехъярусной обработкой почвы, показывает, что предлагаемый способ по сравнению с прототипом и первым способом-аналогом позволяет увеличить продуктивность мелиорируемых угодий в среднем на 10-30% Предлагаемый способ не требует дополнительных затрат на совершенствование имеющихся или создание новых орудий для мелиоративной обработки солонцов, способствует экономии мелиорантов и снижению затрат на мелиорацию.

Комплексное применение совокупности существенных признаков предлагаемого способа химической мелиорации черноземных солонцовых почв может быть использовано в области земледелия и растениеводства для повышения эффективного плодородия черноземных почв с высоким содержанием средне- и многонатриевых солонцов, увеличения продуктивности мелиорируемых угодий и снижения затрат на мелиорацию. Исключение или неэквивалентная замена в технологии (совокупности существенных признаков) любого из предлагаемых приемов мелиорации, допустим, замена трехъярусной обработки почвы обычной вспашкой, применение трехъярусной обработки без внесения химических мелиорантов или возделывания сельскохозяйственных культур, не обладающих устойчивостью к солонцовости и засолению почвы, и т.д. может послужить причиной недостижения цели изобретения и снижения эффективности мелиорации черноземных почв с высоким содержанием средне- и многонатриевых солонцов.