Результат интеллектуальной деятельности: УДОБРЕНИЕ-МЕЛИОРАНТ

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в качестве органоминерального удобрения пролонгированного действия и в качестве мелиоранта для улучшения структуры и водно-воздушного баланса почв, а также повышения плодородия преимущественно бедных гумусом земель в засушливых условиях.

Известно удобрение органоминеральное пролонгированного действия на основе утилизации отходов, содержащее птичий помет, опилки древесины, цеолит, минеральное комплексное удобрение, белую глину и микроэлементы [Патент РФ 2371427 С2, МПК C05G 1/00 (2006.01), 2007].

Технический недостаток такого удобрения: широкий набор природных и получаемых промышленными способами компонентов, отсутствие и недостаток части из них делает невозможным получение заданного эффекта; включение в состав удобрения птичьего помета и опилок модифицированной древесины ограничивает временные рамки приготовления удобрения, поскольку эти компоненты не рекомендуется применять в свежем виде.

Известно удобрение-мелиорант Трепел, используемое путем применения соответствующего природного цеолитсодержащего глинистого минерала, содержащее карбонаты кальция СаСО₃, кремнезем SiO₂ и другие компоненты, при наличии микроэлементов [Заявка на патент РФ 2004122499 А, МПК B01J 2/30 (2006.01), 2004].

Технический недостаток данного удобрения-мелиоранта: ограниченное распространение в природе месторождений с породами, обладающими декларируемыми свойствами; в составе данной композиции не фиксируется наличие весьма важных компонентов - гумуса и органического углерода, а также обменных катионов натрия, кальция, магния и других элементов.

Техническая задача: расширение области применения путем использования широко распространенного природного минерала в качестве удобрения-мелиоранта.

Технический результат: улучшение водно-физических свойств и структуры почвы, повышение ее биологической активности и плодородия.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном продукте, включающем природный цеолитсодержащий глинистый минерал с карбонатами кальция СаСО₃, кремнеземом SiO₂, при наличии микроэлементов, согласно изобретению, в качестве удобрения-мелиоранта используются хвалынские глины Прикаспийской низменности с содержанием глинистых минералов, включающих гумус (1,5-2,5%), органический углерод (0,5-1,0%), СаСО₃ (до 10%), SiO₂ (до 60%), Al₂O₃ (20-30%), магниевые элементы MgO, обменные катионы Na⁺, Са²⁺, Mg²⁺, изотопы калия ⁴⁰K, при среднем значении относительного набухания 0,46.

Состав и физические свойства хвалынских и майкопских глин Нижнего Поволжья (основная часть Прикаспийской низменности) наиболее полно представлены в статье: В.И. Пындак и др. в журнале РАН «Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология, геокриология», 2005, №2, С. 148-154. Хвалынские глины занимают около 40% территории Нижневолжского региона, а майкопские глины - 5% территории; из-за ограниченного распространения майкопские глины не рассматриваются в качестве удобрения-мелиоранта.

Названные компоненты хвалынских глин - после их внесения в почву в качестве удобрения-мелиоранта - оказывают разнообразное влияние на водно-физические свойства и структуру почвы, повышение ее биологической активности и плодородия. В Прикаспийской низменности широко распространены бедные гумусом малопродуктивные светло-каштановые почвы (содержание гумуса до 2,3%), а также супесчаные почвы. Гумус хвалынских глин в определенной степени устраняет этот недостаток - способствует улучшению состава и структуры бедных почв. Органический углерод - это основа питательных веществ для корневой системы растений и почвенной микрофлоры; при интенсивном земледелии содержание углерода в почве снижается. Углерод хвалынских глин не только восполняет этот дефицит, но и стабилизирует соотношение в почве углерода и азота C/N. Минералы СаСО₃, SiO₂, Al₂O₃ - неизменные составляющие почвы, их высокое содержание в хвалынских глинах способствует улучшению структуры и разуплотнению почвы, повышает сорбционные (адсорбционные) свойства пахотного горизонта почвы, вследствие этого улучшаются ее водно-физические свойства. Магниевые элементы MgO - это микроудобрения, предотвращающие, в частности, хлороз растений. Не менее важную роль играют традиционные микроэлементы, набор которых содержится в хвалынских глинах. Названные минералы и глины в целом обладают свойствами цеолитов-адсорбентов.

Неоценима роль обменных катионов Na⁺, Са²⁺, Mg²⁺ (в хвалынских глинах присутствуют и некоторые другие катионы): существенно возрастают ионообменные процессы в пахотном горизонте и, как следствие, повышается биологическая и микробиологическая активность почвы и ее микрофлоры. В хвалынских глинах присутствуют изотопы калия ⁴⁰K, в меньшей степени изотопы радона ²²²Ra и некоторых других элементов. Это означает, что хвалынские глины обладают определенной радиоактивностью; изотопы радона ²²²Ra (это газ) улетучиваются при «добыче» глин, а изотопы калия ⁴⁰K сохраняются, их удельная активность в среднем составляет 630 Беккерелей/кг. При такой активности изотопы калия ⁴⁰K оказывают стимулирующее воздействие на микрофлору почвы и корневую систему растений (известно, что природная радиоактивность - это один из источников развития всего живого на Земле).

По показателю относительной деформации набухания хвалынские глины относятся к сильнонабухающим грунтам - среднее значение относительного набухания составляет 0,46 и варьируется в диапазоне 0,39-1,53. Набухание глин в условиях их природного залегания может привести к недопустимой деформации вышезалегающих пород. После «добычи» хвалынских глин и внесения их в почву в качестве удобрения-мелиоранта, высокая набухаемость способствует разуплотнению верхнего (пахотного) горизонта и улучшению водно-физических свойств почвы. Показанная набухаемость свидетельствует о том, что хвалынские глины обладают высокими сорбционными (адсорбционными) свойствами - способны аккумулировать и длительное время удерживать влагу из нижних горизонтов почвы и из атмосферы (из атмосферы забирается также воздух). В засушливых климатических условиях это способствует повышению влагоемкости и плодородия почвы.

В итоге хвалынские глины обладают явными признаками и свойствами удобрения-мелиоранта:

- способствуют улучшению всех показателей почвы, в том числе на микробиологическом уровне;

- оказывают воздействие на корневую систему и микрофлору почвы, не свойственное традиционным удобрениям, - за счет повышенного ионного обмена и природной радиоактивности;

- аккумулируют и удерживают влагу (а также воздух) - глины обладают свойствами цеолитов-адсорбентов;

- являются экологически чистым «продуктом».

Предлагаемое удобрение-мелиорант целесообразно вносить под зиму - после основной (зяблевой) обработки почвы - в виде мульчирующего слоя, в дозе 20-40 т/га. Допустимо использование хвалынских глин совместно с другими удобрениями, в частности с незначительным количеством минеральных удобрений. Срок активного действия удобрения-мелиоранта - 3 года; в этот период основную обработку почвы не проводят, поскольку происходит разуплотнение пахотного горизонта. Эффективность хвалынских глин, как удобрения-мелиоранта (без внесения других удобрений), проверяли в острозасушливых условиях Заволжья Волгоградской области, на деградированных светло-каштановых почвах; глины вносили в дозе 40 т/га. Достигнуто повышение урожайности озимой пшеницы и ярового ячменя на 24-28% (на первом году использования).