Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ СОЛОНЦОВЫХ КОМПЛЕКСОВ БОГАРНЫХ ЗЕМЕЛЬ

Предлагаемое изобретение относится к мелиорации сельскохозяйственных земель с наличием комплексов солонцов и подпочвенных линз солонца глубиной до 0,85 м.

Сущность проблемы состоит в том, что в целях восстановления функционирования лугов и пашни на залежных и богарных землях, наряду с предотвращением при транспирации воды по капиллярам выноса солей на поверхность почвы, требуется максимальное сохранение поверхностного слоя почвы для устранения возможности ветровой и водной эрозии, обработки слоя почвы и подпочвенного грунта с внесением мелиоранта, разноглубинного объемного рыхления почвогрунта с созданием ниже слоя солонцовой линзы в поперечной плоскости к направлению движения криволинейной поверхности дна разрыхленного грунта для отвода с водой из почвы в полосу с галофитами продуктов химических реакций без выноса в реки и водоемы.

Известен способ обработки солонцовых почв (SU, пат. №933015, А01В 79/00, опубл. 07.06.1982, БИПМ №21), включающий частичное перемешивание порошкообразного мелиоранта с почвой солонцового слоя путем совмещения операций подъема надсолонцового слоя рыхлящими подрезающими лапами, пневматического транспортирования мелиоранта в подлаповое пространство и рассева на поверхность солонцового слоя и последующего глубокого рыхления солонцового слоя, причем после подъема надсолонцового слоя производится одновременное фрезерование верхней части солонцового слоя в подлаповой зоне до мелкодисперсной структуры и тщательное их опудривание мелиорантом в воздушном потоке, в основном во взвешенном состоянии почвенных частиц, отбрасываемых ножами фрезы. Недостатком способа является высокая трудоемкость фрезерования монолитного солонцового слоя до мелкодисперсной структуры и необходимость подачи воздуха для смешивания измельченных частиц с мелиорантом.

Известен способ комплексной мелиорации солонцовых почв в условиях орошения (RU, патент изобретения №2317667, МПК А01В 79/02, опубл. 22.02.2008, БПМИ №6), включающий почвенное агромелиоративное обследование участка, высев озимых сельскохозяйственные культур, уборку зерна с одновременным с измельчением соломы и разбросом ее по полю, поверхностным внесением жидкого навоза и мелиоранта - фосфогипс, с заделыванием в почву на глубину 28-30 см дискованием, посев и возделывание суданской травы в качестве фитомелиоранта, причем количество измельченной соломы составляет не менее 5-6 т/га, жидкого навоза - из расчета 40 т/га, а фосфогипса - из расчета 6 т/га. Недостатком способа является полное уничтожение дерна и стерни при механической обработке поверхностного слоя, что вызывает развитие процессов ветровой эрозии почвы, а также высокая продолжительность замещения в почвенном поглощающем комплексе избыточного количества катионов натрия на ионы кальция. При этом необходимо проведение повторных мероприятий через пять лет, а применение больших доз химических мелиорантов значительно увеличивает затраты на мелиорацию.

Известен способ мелиорации солонцовых почв (RU, патент изобретения №2267891, А01В 79/00, опубл. 20.01.2006, БИПМ №02), включающий механическую обработку почвы, при подрезании пласта с сечением в виде сегмента из генетических верхнего плодородного, солонцового и солевого горизонтов, образуя при этом желобчатую канаву, пласт поднимают над канавой и крошат, пылеватые, эрозионно опасные и агрономически ценные фракции сепарируют при интенсивном перемешивании на дно канавы, а крупные почвенные агрегаты диаметром 10…30 см транспортируют в бок и укладывают на поверхность смеси из мелкой фракции верхнего плодородного, солонцового и солевого горизонтов, уложенной на дно желобчатой канавы, выполненной при предыдущем проходе. Недостатком способа является повышение трудоемкости за счет сепарирования фракций почвы и перемещения крупных фракций на соседнюю полосу, причем способ имеет ограниченную область применения, так как эффективность крошения и сепарирования зависит от влажности почвы и существенно снижается при наличии дернины.

Известен способ обработки солонцовых почв (RU, патент изобретения №1635919 А01В 79/00, опубл. 23.03.1991, БИПМ №11), включающий в технологической последовательности подъем и рыхление гумусного слоя, внесение мелиоранта в солонцовый слой почвы с одновременным перемешиванием их между собой, рыхление подсолонцового слоя почвы путем прорезания в нем щелей, а также выравнивание поверхности гумусного слоя почвы в зоне обработки, причем гумусный слой почвы при его подъеме и рыхлении одновременно смещают по обе стороны от зоны обработки с образованием буртов, при этом выравнивание поверхностного гумусного слоя почвы производят при перемещении буртов в зону обработки после химических реакций замещения в нижних слоях почвы. Недостатками способа является повышение трудоемкости за счет дополнительного перемещения в бурты и планировки гумусного слоя почвы, а также крошение дернины в процессе выполняемых операций.

Известен способ комплексной мелиорации орошаемых солонцовых земель (RU, пат. изобретения №2557715, МПК А01В 79/02, опубл. 27.07.2015, БПМИ №21), включающий глубокое рыхление почвы, полив повышенной оросительной нормой, внесение в верхний слой почвы карбамидоформальдегидного удобрения, насыщенного раствором сульфата железа и инкрустированного фосфогипсом, которое после завершения промывки перемещают в нижнюю часть пахотного горизонта. Недостатком способа является отсутствие агромелиоративного обследования участка, невозможность применять на богарных лугах и пашне с солонцовыми комплексами, а на орошаемых землях с толщиной слоя содовых солонцов более 0,8 м и без подстилающего слоя гипса, кроме того, повышенный расход воды на промывку продуктов химических реакций на дно пахотного слоя почвы, что повышает количество водорастворимых солей с возможностью их поступления на поверхность почвы при капиллярном подъеме воды.

Известен способ химической мелиорации черноземных солонцовых почв (RU, патент изобретения №2084096, А01В 79/00, опубл. 20.07.1997), включающий почвенное агромелиоративное обследование участка и составление проекта на мелиорацию, внесение химического мелиоранта и его поверхностного заделывания лущением или фрезерованием с одновременной разделкой дернины или стерни, причем основную обработку почвы совмещают с вспашкой трехъярусным плугом, при заглублении каждого корпуса в соответствии с проектом на мелиорацию, а после мелиоративной обработки, выравнивания поверхности пашни и одногодичного парования мелиорируемых угодий согласно способу производят посев и возделывание солонце- и солеустойчивых культур, фитомелиорантов - сорго, суданская трава, рожь, костер и донник под покров горчицы, кукурузы, ячменя. Недостатком способа является высокая продолжительность из-за одногодичного парования и последующего многолетнего чередования смесей фитомелиорантов, полное уничтожение стерни либо дерна при механической обработке почвы, невозможность применять на богарных лугах.

Наиболее близким к предлагаемому является способ обработки солонцовых почв (SU, патент изобретения №1496659, МПК А01В 79/00, опубл. 30.07.1989, БИПМ №28), включающий перемещение надсолонцовой почвы в отвал; выборочное перемешивание вскрытого солонцового и подсолонцового слоя специальным орудием в пределах солонцовых пятен в ходе основной обработки почвы под управлением устройства, определяющего размеры и тип солонцового пятна. Недостатком способа является невозможность применять на богарных лугах и пашне с солонцовыми комплексами при призматическом, глыбистом солонце с толщиной слоя 0,6 м без подстилающего слоя гипса, а также при столбчатом солонце, преимущественно распространенным с толщиной слоя более 1,0 м. Кроме того, перемещение почвы в отвал при механической обработке приводит к уничтожению стерни либо дерна, вызывает развитие процессов ветровой эрозии почвы, а перемешивание солонцового слоя с нижележащим засоленным грунтом без внесения химического мелиоранта повысит степень деградации сельскохозяйственного угодья.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемый способ путем сочетания предпроектных изысканий, содержащих почвенные агромелиоративные обследования участка, при комплексной диагностике состояния почвогрунтов по аэрофотоснимками и результатам безраскопного эхолокационного зондирования с одновременным введением полученных данных на магнитный носитель персонального компьютера с географической привязкой, выполнением для обработки участка с солонцовыми комплексами подготовки и передачи в цифровом виде программ на управляющий процессор комбинированного агрегата и последующего адресного внесения мелиоранта на поверхность почвы (сыпучей извести либо фосфогипса) и в слои почвогрунта с водонерастворимыми солями (пылевидных - железный купорос либо жидких - отработанный электролит, раствор серной кислоты), при совмещении комплексных обработок почвогрунта с полосовым механическим измельчением стеблей травянистых растений, дерна и почвенных агрегатов с сепарацией на фракции, с одновременным объемным почвенным и подпочвенным рыхлением, выполняемым с образованием трех криволинейных поверхностей дна разрыхленного грунта для отвода и удаления, без выноса в реки и водоемы, воды с продуктами химических реакций из полос растительно-минеральной массы, целиков почвы и нижележащих слоев солонца, прилегающего грунта в полосы с галофитами, согласно предлагаемому изобретению способ содержит создание в створах почвы, обработанных дисками с рубительными и бильными ножами, тонкой 0,03…0,09 м прослойки из органоминеральной биологически активной удобрительной смеси (ОМБАУС), препятствующей подъему воды при ее капиллярной транспирации с выносом солей и обеспечивающей рассоление вышележащей почвы газами углекислоты при разложении внесенной органической части смеси, кроме того, предварительно измельчаются компоненты ОМБАУС с размером до 4…8 мм органической составляющей, до 1,5…3,0 мм минеральной смеси при ее составе, об. %: 35…50 растительные остатки с азотфиксирующими ассоциированными бактериями – мизорином, перегной и дополнительно (при наличии в регионе) торф, карбонатный сапропель с включением Н₂О₂, 3…10 порошкообразный монтмориллонит с микроэлементом молибденом, 15…40 морской смешанный тип отложений, 0…15 железный купорос, 10…37 глина и минеральные удобрения NPK, причем между измельченными дисками полосами в целиках почвы с дерном или стерней создаются щели за стойками ярусных объемных рыхлителей с подачей мелиорантов, при этом за дисковыми сошниками пневматической сеялки вносится водный раствор аммиака либо жидкий навоз, прошедший ускоренное аэробное сбраживание, выполняется по центру вдоль продольной оси сев смеси семян бобовых и покровных злаковых культур, предварительно прошедших инокуляцию соответственно ризоторфином (штамм 340А) и мизорином (штамм 7) или флавобактерином, по краям обработки сев солеустойчивых растений, при инокуляции ризоторфином (штамм 425А), и зерновых - мизорином, а также внесение раствора стимуляторов роста, например «лентехнин», гумат оксидат торфа, «Азолен-Ж» или мелафен, выполняется послепосевное прикатывание. Кроме того, выполняется внесение химического мелиоранта с инерционно-напорной подачей через полости разноглубинных параболических стоек объемных рыхлителей и между ними за ножами под отвалами, при этом стойки рыхлителей находятся в створах целиков между от 0,08 до 0,12 м и от 0,16 до 0,25 м полосами обработанных дисками с рубительными ножами на торцах, а не закрываемые после внесения мелиоранта щели за стойками глубокорыхлителей располагаются с внешней стороны крайних обработанных полос, на продольной оси агрегата в целике между обработанными голосами создается щель за средней стойкой глубокорыхлителя.

Анализ патентной и технической документации не выявил близкий способ по путям выполнения, показал, что изобретение является новым, не следует явным образом из уровня техники.

Целью предлагаемого изобретения - способа является ускорение восстановления эффективного функционирования лугов и пашни на залежных и богарных землях с солонцами, предотвращение при транспирации воды по капиллярам выноса солей на поверхность почвы, получение на мелиорированных богарных землях рассоленной почвы с запасом влаги и питательных веществ, обеспечивающих повышение урожайности возделываемых растений и препятствующей ветровой эрозии.

Технический результат предлагаемого изобретения - сокращение сроков мелиорации лугов и пашни богарных земель с наличием пятен солонцеватой почвы, комплексов солонцов и подпочвенных линз солонца, изменение соотношения твердой, жидкой, газообразной фаз почвы, а также насыщение ее азотофиксирующими микроорганизмами, улучшающими развитие посеянной смеси бобовых (люцерна, клевер, донник), галофитов (амарант, солодка, мятлик, вероника длиннолистая) и покровных трав, зерновых (рожь, кукуруза, ячмень), что обеспечивает повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий с богарным возделыванием растений при одновременном рассолении почв.

Новый технический результат от применения предлагаемого изобретения достигается тем, что путем сочетания предпроектных изысканий, содержащих почвенные агромелиоративные обследования участка, при комплексной безраскопной диагностике состояния почвогрунтов с одновременным введением полученных данных на магнитный носитель персонального компьютера с географической привязкой, выполнением подготовки и передачи в цифровом виде программ на управляющий процессор комбинированного агрегата создается возможность последующего адресного внесения мелиоранта на поверхность почвы, в слои почвогрунта с водонерастворимыми солями и обеспечивается экономия мелиоранта, сокращение сроков мелиорации богарных земель с солонцами. Совмещение комплексных обработок почвогрунта с полосовым механическим измельчением стеблей травянистых растений, дерна и почвенных агрегатов с сепарацией на фракции, с образованием щелей в полосах целиков дерна или стерни при одновременном объемном почвенном и подпочвенном рыхлении, выполняемом с формированием трех криволинейных поверхностей дна разрыхленного грунта, обеспечивает отвод и удаление, без выноса в реки и водоемы, воды с продуктами химических реакций из полос с измельченной растительно-минеральной массы, целиков почвы и нижележащих слоев солонца, прилегающего грунта в полосы с галофитами. Создание в створах почвы, обработанных дисками с рубительными и бильными ножами, тонкой 0,03…0,09 м прослойки из органоминеральной биологически активной удобрительной смеси (ОМБАУС) препятствует подъему воды при ее капиллярной транспирации с выносом солей и обеспечивает рассоление вышележащей почвы газами углекислоты при разложении внесенной органической части смеси. Предварительно измельченные компоненты ОМБАУС с размером до 4…8 мм органической составляющей, до 1,5…3,0 мм минеральной смеси при ее составе, об. %: 35…50 растительные остатки с азотфиксирующими ассоцированными бактериями – мизорином, перегной и дополнительно (при наличии в регионе) торф, карбонатный сапропель с включением H₂O₂, 3…10 порошкообразный монтмориллонит с микроэлементом молибденом, 15…40 морской смешанный тип отложений, 0…15 железный купорос, 10…37 глина и минеральные удобрения NPK, обеспечивают накопление воды под прослойкой ОМБАУС и в разрыхленном почвогрунте, что регулирует горизонтальный капиллярный перенос влаги к корням растений, благоприятствует питанию их удобрениями NPK и микроэлементом - молибден.

Создание не закрытых щелей за стойками ярусных объемных рыхлителей с подачей мелиорантов обеспечивает устойчивую связь поверхностного слоя почвы с разрыхленным почвогрунтом и из щели атмосферными осадками перемещает продукты химических реакций в полосу с галофитами. Внесенный за дисковыми сошниками пневматической сеялки водный раствор аммиака либо жидкий навоз, прошедший ускоренное аэробное сбраживание, сев смеси семян бобовых (люцерна, клевер, донник) и покровных злаковых культур, предварительно прошедших инокуляцию соответственно ризоторфином и мизорином или флавобактерином, и сев по краям обработки солеустойчивых растений (амарант, солодка, мятлик, вероника длиннолистая) и покровных трав, зерновых (рожь, кукуруза, ячмень) при инокуляции ризоторфином, а также внесение раствора стимуляторов роста повышает урожайность и кормовую ценность растений, выполняется послепосевное прикатывание. Внесение химического мелиоранта с инерционно-напорной подачей через полости разноглубинных параболических стоек объемных рыхлителей и между ними за ножами под отвалами и расположении стоек рыхлителей в створах целиков, между полосами обработанных дисками с рубительными ножами на торцах, не закрываемых после внесения мелиоранта щелей за стойками глубокорыхлителей с внешней стороны крайних обработанных с измельчением почвы полос обеспечивает оптимальные условия для химических реакций замещения, улучшает развитие корневой массы растений и препятствует ветровой эрозии.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема этапов обработки полос с образованием трех поверхностей дна объемного рыхления и севом на разрезах слоя почвогрунта с солонцами, вид общий; на фиг. 2 - схема диско-рубительного устройства с внесения технологических материалов и сева на обработанных полосах, вид общий.

Предлагаемый способ от начала выполнения до посева содержит:

предварительное почвенное агромелиоративное обследование участка со стерней либо с дерниной 1 (Фиг. 1), почвой 2 (Фиг. 1) с глубиной H₁, подпочвенной линзой солонца 3 (Фиг. 1) с глубиной Н₂, подсолонцовым грунтом 4 (Фиг. 1), при комплексной диагностике состояния почвогрунтов по аэрофотоснимкам и результатам безраскопного эхолокационного зондирования с географической привязкой, передачей в цифровом виде программ на управляющий процессор комбинированного агрегата 5 (Фиг. 1) и адресное внесение на поверхность почвы мелиоранта - сыпучей извести либо фосфогипса 6 (Фиг. 2), в слои почвогрунта 3 с водонерастворимыми солями подачи 7 (Фиг. 2) мелиоранта - железный купорос, либо отработанный электролит, раствор серной кислоты, при совмещении комплексных обработок почвогрунта с полосовым механическим измельчением 8 (Фиг. 1) стеблей травянистых растений, дерна, почвенных агрегатов с сепарацией на фракции 9 (Фиг. 2) и с одновременным объемным почвенным и подпочвенным рыхлением 10 (Фиг. 2), выполняемым с образованием трех криволинейных поверхностей дна 11 (Фиг. 1) разрыхленного грунта 4. Устройство в створах почвы B₁ 14 (Фиг. 2) и В₂ 15 (Фиг. 2), обработанных дисками с рубительными и бильными ножами 12 (Фиг. 2), тонкой 0,03…0,09 м прослойки 13 (Фиг. 1) из органоминеральной биологически активной удобрительной смеси (ОМБАУС), при предварительном измельчении ее компонентов с размером до 4…8 мм органической части, до 1,5…3,0 мм минеральной составляющей смеси при ее составе, об. %: 35…50 растительные остатки с азотфиксирующими ассоциированными бактериями, перегной и дополнительно (при наличии в регионе) торф, карбонатный сапропель с включением Н₂О₂, 3…10 порошкообразный монтмориллонит с микроэлементом молибден, 15…40 морской смешенный тип отложений (ил, алеврит, песок), 0…15 железный купорос, 10…37 глина и минеральные удобрения NPK. Устройство между измельченными дисками 12 полосами В₁ 14 и В₂ 15 в целиках почвы В₃ 16, 26 (Фиг. 2) с дерниной 1 щели 18 (Фиг. 1) за слойками ярусных объемных рыхлителей 19 (Фиг. 1) с подачей 7 пылевидных либо жидких мелиорантов. Вносится водный раствор аммиака либо жидкий навоз 27 (Фиг. 2), прошедший ускоренное аэробное сбраживание, за дисковыми сошниками 20 (Фиг. 2) пневматической сеялки 21 (Фиг. 2). Выполняется полосовой сев пневматической сеялкой 21 и заравнивание посевных бороздок, заделка семян внесенных на поверхность почвы 22 (Фиг. 1). Сев смеси семян бобовых (люцерна, клевер, донник) и покровных злаковых культур 23 (Фиг. 1), предварительно прошедших инокуляцию, соответственно ризоторфином и мизорином или флавобактерином, осуществляется вдоль целика 26 (Фиг. 2), полос В₂ 15 (Фиг. 2), по центру обработки и продольной оси комбинированного агрегата 5, а по краям обработки полос B₁ 14 (Фиг. 2), целика В₄ 17 (Фиг. 2), сев солеустойчивых (амарант, солодка, мятлик, вероника длиннолистая) растений 24 (Фиг. 1), при их инокуляции ризоторфином и зерновых (рожь, кукуруза, ячмень), а также внесение раствора стимуляторов («лентехнин», «гумат оксидат торфа», «Азолен-Ж», или «мелафен») роста 25 (Фиг. 2). Выполняется подача химического мелиоранта через полости внутри стоек объемных рыхлителей 19, при установке стоек рыхлителей в створах целиков 16 между полосами шириной 0,08…0,12 м - 14 (Фиг. 2) и шириной 0,16…0,25 м - 15 (Фиг. 2), полосами обработанных дисками с рубительными ножами на торцах 12, а не закрываемые после внесения мелиоранта щели 18 за стойками глубокорыхлителей 19 с внешней стороны крайних обработанных полос 14.

Способ осуществляется следующим образом. На мелиорируемом участке, после агромелиоративного обследования, завоза комбинированного агрегата 5 с установленным управляющим процессором и программой обработки солонца проводят комплексную обработку с глубиной объемного рыхления Н₄ (Фиг. 1). Включают рабочие органы с географической привязкой через GPS-навигатор, для выполнения обработки участка с солонцовыми комплексами 3 с глубиной Н₂ по программе на управляющем процессоре комбинированного агрегата 5 создают удобрительные прослойки 13 в полосах 14, 15 измельченной почвы 2, три криволинейные поверхности дна 11 разрыхленного грунта 3 и подсолонцового 4 с глубиной водорастворимых солей Н₃ (Фиг. 1), адресно вносят 6 (Фиг. 2), мелиорант на поверхность почвы (сыпучей извести либо фосфогипса) и в слои почвогрунта 3, части прилегающих 4 с водонерастворимыми солями (например, пылевидных - железный купорос либо жидких - отработанный электролит, раствор серной кислоты). Совмещают комплексные обработки почвогрунта с полосовым 14, 15 измельчением стеблей растений, дерна 1, почвенных агрегатов с сепарацией 9 (Фиг. 2) на фракции и выполняют последующее сплошное объемное рыхление. Прослойку 13 из органоминеральной биологически активной удобрительной смеси (ОМБАУС) укладывают толщиной 0,03…0,09 м в створах почвы 2, обработанных дисками с рубительными и бильными ножами 12, с предварительным измельчении ее компонентов с размером до 4…8 мм органической части, до 1,5…3,0 мм минеральной составляющей смеси при ее составе, об. %: 35…50 растительные остатки с азотфиксирующими ассоциированными бактериями, перегной и дополнительно (при наличии в регионе) торф, карбонатный сапропель с включением H₂O₂, 3…10 порошкообразный монтмориллонит с микроэлементом молибден, 15…40 морской смешенный тип отложений (ил, алеврит, песок), 0…15 железный купорос, 10…37 глина и минеральные удобрения NPK, а между измельченными дисками 12 полосами 14, 15 в целиках 16, 26 почвы 2 с дерном 1 выполняют нарезку щелей 18 с подачей мелиорантов за стойками ярусных объемных рыхлителей 19, за дисковыми сошниками 20 пневматической сеялки 21 вносят водный раствор аммиака либо жидкий навоз 27 (Фиг. 2), прошедший ускоренное аэробное сбраживание, выполняют сеялкой 21 полосовой сев и заравнивание посевных бороздок, заделку семян внесенных на поверхность почвы 2. Вдоль продольной оси агрегата 5 выполняют сев 22 смеси семян бобовых (люцерна, клевер, донник) и покровных злаковых культур, предварительно инокуляцию соответственно ризоторфином и мизорином или флавобактерином, по краям обработки выполняют сев 23 солеустойчивых растений (амарант, солодка, мятлик, вероника длиннолистая) и зерновых (рожь, кукуруза, ячмень), а также вносят раствор стимуляторов роста 25.

Следующий смежный проход по обрабатываемой полосе участка выполняют параллельно с отступом на расстояние b_к равном 0,2…0,5 длины горизонтального капиллярного переноса влаги. После завершения работ очищают и перемещают агрегат 5 на новый объект или стоянку хранения, технического ухода.

Таким образом, способ комбинированной обработки солонцовых комплексов богарных земель позволяет производить работы по повышению продуктивности богарных сельскохозяйственных угодий с одновременным созданием условий по сокращению осолонцевания почвы, регулированием объемов воды, накапливаемой для потребления корневой системой растений, и сохранением чередующихся полос - целиков для предотвращения ветровой эрозии, обеспечивает сокращение сроков мелиоративных работ, ускорение восстановления эффективного функционирования лугов, пашни на богарных землях.