способ обогащения почвы с помощью прослойки сорбента

Формула изобретения

Способ обогащения почвы с помощью прослойки сорбента, включающий внесение на подошву пахотного слоя сорбента в виде прослойки фиксированной толщины, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют цеолит, а прослойку выполняют в виде сетчатого экрана толщиной 0,5 - 1 см, кроме того, после внесения в почву цеолита осуществляют внесение минеральных удобрений в поверхностный слой почвы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам обогащения почвы при возделывании сельскохозяйственных культур.

Известен способ обогащения почвы путем внесения в нее цеолита [1].

Известен способ обогащения почвы путем внесения в нее минеральных удобрений и цеолита [2].

Известен способ обработки почвы, включающий создание в нижней части пахотного слоя экранирующей прослойки толщиной до 10 см из бентонитовых или бентонитоподобных глин и внесение навоза совместно с глауконитом в поверхностный слой почвы. Таким образом, создается водонепроницаемый слой глины, который препятствует проникновению поливной воды вглубь хорошо фильтруемой почвы, что позволяет рационально использовать поливную воду и атмосферные осадки на песчаных почвах [3].

Известен способ мелиорации почв, наиболее близкий к заявленному, предполагающий внесение золы на дно пахотного горизонта сплошным слоем мощностью 4-5 см, нормой 150-200 т/га [4]. Данный способ служит для отвода лишней влаги из пахотного горизонта и увеличения влажности нижележащих горизонтов. Этот гидромелиоративный прием позволяет перераспределить влагу по слоям почвы путем создания фильтрующей прослойки. Тот же путь перераспределения влаги в почве, а именно создание фильтрующей прослойки, выбран и в заявленном способе. Вносимая зола на дно пахотного горизонта, в зависимости от ее химического состава, может неблагоприятно повлиять на плодородие почвы, особенно каменноугольная с большим содержанием остаточной серы, которая после некоторой трансформации в почве под действием определенной температуры, влаги, микрофлоры может насытить почвенную влагу серной кислотой.

Недостатком известных способов является то, что их использование не позволяет уменьшить потери полезных веществ при вымывании их осадками из пахотного слоя. Целью изобретения является обеспечение запаса питательных веществ в пахотном слое почвы. Поставленная цель достигается тем, что под пахотным слоем почвы создают горизонтальный сетчатый экран из измельченного цеолита толщиной 0,5-1 см.

Сетчатый экран из цеолита позволяет уменьшить потери питательных веществ при вымывании их осадками из пахотного слоя и обеспечить запас в почве кальция, калия, фосфора и азота для последующей подкормки растений.

Способ осуществляют следующим образом. Под пахотным слоем 1 на подошве 2 нарезают в горизонтальной плоскости щели во взаимноперпендикулярных направлениях параллельными рядами 3 и 4 /фиг. 1 и 2/ и распределяют в них измельченный цеолит. В полевых условиях это делают с помощью устройства, включающего раму, на которой закреплены вертикальные стойки с сошниками и тукопровод.

Для проверки способности создаваемого сетчатого экрана из измельченного цеолита уменьшить потери вносимых питательных веществ из пахотного слоя почвы при вымывании их осадками ставили лабораторные опыты в трех повторностях в фильтрационных колонках. Схема опыта: контроль - внесение в почву /NPK/₉₀ +1 Гк известковой муки /фон/. Первый вариант: внесение измельченного цеолита 720 мг на колонку с почвой + фон. Второй вариант: укладка измельченного цеолита слоем 0,5 см + почвах фон. Третий вариант: измельченный цеолит слоем 1 см + почва + фон. Четвертый вариант: измельченный цеолит слоем 5 см + почва + фон.

В фильтрационные колонки из стекла диаметром 3,5 см на дно укладывали различной толщины слои из цеолита. На 200 г дерново-подзолистой почвы добавляли 24 мг NH₄NO₃, 16 мг KCl, 18 мг суперфосфата по норме 9 г действующего вещества на 1 м². Известковую муку брали исходя из 1 Гк почвы, 600 мг на колонку. Все перемешивали и смесь равномерно набивали в колонку поверх цеолита. Одинаковый вес и 20 см (высота) образца служили гарантией одинаковой плотности почвы. Кальций известковой муки метили радиоактивным изотопом Ca- 45.

Исходя из среднемноголетнего количества /550 см³/год/ осадков для данной местности /Тверская область/ и имитируя периодичность их выпадения - 1 раз в сутки небольшими порциями воды, осуществляли промывку фильтрационных колонок со скоростью 5,24/мл/сут. в течение 105 сут., причем влагоемкость почвы составляла 38%, что соответствовало влажности почвы весной и осенью в периоды наибольшего вымывания питательных веществ из почвы. Весь фильтрат собирали и определяли в нем с помощью стандартных методик содержание K₂O, P₂O₅, NH₄, NO₃, Ca и радиоактивного CaR. Изучали 2 вида дерново-подзолистой почвы и 2 марки цеолита. Почвы: дерново-среднеподзолистые, одна из них /N 2/ - старопахотная с большим исходным запасом питательных веществ, табл. 1.

Цеолит N 1 - из Сокирницкого месторождения /Карпаты/, N 2- из Красно-Каменского /Забайкалье/, диаметром фракции менее 1 мм.

Данные по опытам представлены в таблице 2.

Каждая вторая строка в графе /числа со знаками / показывает уменьшение или увеличение содержания элементов в фильтрате в % к контролю. Из таблицы 2 следует, что добавка цеолита /вариант 1/ способствует уменьшению вымывания Ca и радиоактивного Ca, т.е. из почвы известковой муки /из системы: почва + мелиорант + минеральные удобрения/. Количество цеолитов в 7,5 т/га / 720 мг на колонку/ получено из полевых опытов как величина, способствующая максимальной урожайности сельскохозяйственных культур для данных почв.

Однако больший эффект достигается при наличии прослойки 0,5 - 1 см, причем увеличение ее толщины до 5 см практически не изменяет вынос.

Потери кальция для 2 варианта снижаются по сравнению с 1 вариантом в 23 раза, для известковой муки в 2-4 раза. А по сравнению с контролем на 25-65%, причем кальций известковой муки почти полностью отсутствует в фильтрате. Важно, что также в 2-10 раз уменьшается вымывание азота, фосфора и калия. Наиболее прочно "схватывается" фосфор и калий, нитратный азот, менее - аммиачный. Для сравнения мощность слоя была увеличена до 5 см, вариант 4. Вынос Ca снизился до 15% для цеолита N 1, а для N 2 даже возрос. Здесь цеолит теряет свой кальций, а кальций известковой муки поглощается почти в тех же количествах, что и 0,5-1 см прослойкой. Хотя произошло пятикратное увеличение мощности прослойки, поглощение азота, калия и фосфора изменилось мало: осталось неизмененным и даже снизилось для фосфора, нитратного и аммиачного азотов /цеолит N 1/, нитратного азота, фосфора - для цеолита N 2. Происходят собственные потери питательных элементов из цеолитов.

Таким образом 0,5-1 см прослойка цеолитов наиболее оптимально закрепляет кальций, снижая его потери на 60% из почвы и почти полностью из известковой муки. Уменьшает вымывание основных питательных элементов: азота /на 10-60%/, фосфора /на 26-90%/, калия /на 25-90%/.

Оставаясь поглощенными, питательные элементы используются корневой системой растений. На следующий год вспашка идет на глубину закладки менее 0,5-1см прослойки, чтобы ее сохранить. Собственно, двадцатисантиметровая глубина может быть изменена как в сторону увеличения, так и уменьшения в зависимости от почвы, возделываемой культуры и т.п. Может быть также и разрушена путем глубокой вспашки и обработки почвы с/х орудиями для равномерного распределения по профилю пахотного слоя.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР N 977443, кл. C 05 F 11/08, 30.11.82

2. Челищев Н.Ф., Челищева P.В. Использование природных цеолитов. Вестник с/х наук, 1978, N 2, с. 121-136.

3. Авторское свидетельство СССР N 1794342, кл. A 01 B 79/ /02, 15.02.93

4. Патент РФ N 2028033, кл. A 01 B 79/02, 08.02.95.