Результат интеллектуальной деятельности: Способ сидерации токсических почв

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может найти применение при снижении токсических почв, загрязненных тяжелыми металлами, в частности мышьяком.

Известен способ, при котором высевают сидеральные культуры в разные сроки. В фазу мол очно-восковой спелости семян амаранта осуществляют запашку биомассы, а на следующий год после отрастания запахивают вязель пестрый (патент №2190315, опубликован 10.10.2002, Бюл: №28, МПК AO1С 7/00, AO1В 79/02).

Известный способ недостаточно эффективный, поскольку запахивают каждую культуру отдельно в первый и второй годы.

Известен также способ, в котором в качестве сидеральных культур высевают семена никандры физалисовидной и кормовых бобов чередующими рядами и в фазе бутонизации осуществляют полив минеральной водой, а в фазе окончания цветения надземную массу измельчают и запахивают в почву (патент №2201054, опубликован 27.03.2003, Бюл. №9, МПК AO1В 79/02).

Указанный способ также усложнен тем, что каждую культуру высевают отдельно чередующими рядами.

Известным техническим решением является способ сидерации токсических почв, при котором высевают сидеральные культуры в разные сроки, причем высевают посев однолетнего клевера шабдар, а спустя 30-40 дней в междурядья рыжик озимый. На следующий год обе культуры скашивают, покрывая, слоем глины и птичьего помета (патент №2619982 опубликован 22.05.2017 Бюл. №15).

Способ имеет недостатки:

- раздельный способ посева обеих культур, что повышает затраты технического решения;

- после оздоровления почвы высевают кукурузу, требующей значительного использования пестицидов, загрязняющих почву и ее микрофлору. При этом сидерацию почв необходимо проводить дополнительно, что снижает эффективность способа.

Наиболее близким техническим решением является способ, при котором в качестве сидеральных культур используют растения, аккумулирующие тяжелые металлы; клевер александрийский, высеваемый широкорядно, а на следующий год в междурядья подсевают амарант с последующим поливом минеральной водой и запашкой скошенной зеленой биомассы (патент №2638654 опубликован 15.12.2017, Бюллетень №35).

Недостаток способа - прототипа является раздельный способ посева сидеральных культур, что усложняет техническое решение.

Технический результат - упрощение способа.

Техническое решение заявленного объекта, в отличие от прототипа, включающего посев в системе севооборота сидеральных культур и запашку их с поливом минеральной водой, состоит в том, что после уборки кукурузы высевают смесь рыжика озимого и клевера инкарнатного в соотношении 1:1, а на следующий год в фазу бутонизации бобового компонента зеленую массу обеих культур скашивают с одновременным измельчением смеси, покрывая ее слоем измельченной глины аланит в количестве 2-3 т/га, которую насыщают сероводородной водой в количестве 200-250 л/га и при внесении смеси добавляют 10-15% органических веществ- кукурузных кочерыжек с последующей запашкой всей биомассы в почву.

Способ осуществляется следующим образом.

В севооборотах при возделывании кукурузы применяют комплекс химических веществ, содержащих мышьяк, которые вызывают токсичность почв и с повышением его дозы задерживается прорастание семян, увядание листьев, задерживание образования придаточных корней, нарушается обмен веществ.

Антропогенными источниками мышьяка являются: 1) пестициды, десиканты, нефть, различные медикаменты и пищевые добавки. Сумма всех антропогенных поставок за последние годы составляет 110 тыс. тонн в год. Процессы выветривания и эрозия почв дают в год около 45 тыс. тонн мышьяка, из них 73% в растворенной форме.

Вносимые минеральные удобрения суперфосфат (содержит 300 мг/кг мышьяка), аммиачная селитра (содержит 60 мг/кг мышьяка). С нитратами, сульфатами и пестицидами под кукурузу в почву попадает более 10 г/га, при допустимых пределах 2 мг/га.

Особенно большое количество мышьяка накапливается в кислой почве, что способствует ассимиляции этого токсиканта в растения, а также перемещением этого вещества в нижние слои почвы.

На мобильность мышьяка влияет удобрение серы, которая ограничивает доступность токсиканта путем связывания его в слаборастворимые формы.

Большое влияние на мобильность мышьяка оказывает органические вещества, которые способствуют его детоксикации.

В предлагаемом объекте такими органическими веществами служат запахиваемые сидеральные культуры рыжика и клевера инкарнатного, обладающие высокими сорбционными свойствами, а также кукурузные кочерыжки. В частности высеянные семена рыжика озимого содержат фосфорную кислоту, которая входит в реакцию с мышьяком и недоступна для растений.

Цеолитсодержащая глина Аланит (Северо-Осетинского происхождения) содержит (в %): кремний 52,7; кальций 32,6; железо 6,17; марганец, серу, фосфор, калий, медь, цинк (в пределах 0,1-0,9%) и другие микроэлементы. За счет высокого содержания кальция, реакция среды глины щелочная (ph - 9,3), позволяющая снизить кислотность почвы.

Кукурузные кочерыжки - отход сельскохозяйственного производства обычно используется в промышленности для производства фурфурола и активированного угля. Химический состав стержня (отсутствие смол, воска, тяжелых металлов) (нейтральное ph) обеспечивает дополнение как идеальный органический носитель, в состав которого входят: лигнин-8%, целлюлоза-42% и другие безопасные для окружающей среды вещества. Кроме того, кукурузные кочерыжки обладают высокой сорбционной способностью поглощать вредные для жизнедеятельности вещества (мышьяк, ртуть и др.).

Растворимость кремния, содержащегося в аланите (52,7%), повышается в водных растворах. При этом резко возрастает усвоение необходимого для растений кремния и других необходимых веществ. Подщелачивание кислой почвы способствует активности азотфиксирующей способности клубеньковых бактерий, расположенных на корневой системе клевера инкарнатного.

За счет низкой водоотдачи аланита (около 3%) и высокой теплоемкости (коэффициент 0,34), аланит способствует развитию растений с одновременной детоксикацией почвы в связи с высокой сорбционной способностью цеолитсодержащей глины. Мышьяк легко сорбируется аланитом. Кроме того, высеваемые сидеральные культуры обладают аккумулирующими способностями.

Вносят аланит в количестве 2-3 т/га за счет высокой влагоудерживающей способности и полученной сероводородной воды Серноводская (Северо-Кавказского происхождение), содержащей (в мг/л): калий-6,6%; натрий-85,5; магний-34,2; кальций-152,4; фторид-1,0; хлорид-115,8; сульфат серы-242,0; гидрокарбонат НСО₃-366,1; йод-0,8 (природный).

Содержащая в минеральной воде сера входит в соединение с мышьяком и не доступна для растений и других органических веществ. Внесением такого состава веществ пополняют почву биологическим азотом клевера инкарнатного и органическими веществами обеих скошенных культур.

Клевер инкарнатный способен накопить в почве до 150 кг биологического азота, достигая высоты растений в период скашивания более 60 см и биомассой обеих культур более 20 т/га.

Рыжик озимый, кроме своей аккумулирующей способности, содержит в семенах ряд, эфирных масел, ингибирующих прорастание многих однолетних сорных растений, которые исчезают без внесения гербицидов.

Пример 1: После уборки зерна кукурузы в начале сентября обрабатывали почву для посева мелких семян рыжика озимого и клевера инкарнатного в количестве по 15 кг каждой культуры. На следующий год, в фазу бутонизации (при достижении полного развития культуры) клевера инкарнатного оба вида растений скашивают с одновременным измельчением сенокосилкой-измельчителем КИР-1,5. На скошенную массу размещали смесь удобрений измельченной глины аланит 2 т/га смешанной с минеральной водой 200 л и 220 кг кочерыжек кукурузы. Всю массу вносили агрегатом МЖУ-16, предназначенного для самозагрузки, транспортирования, перемешивания и сплошного поверхностного распределения. Через 2-3 часа всю скошенную и удобренную массу запахивали в почву.

Пример 2: Способ осуществляли как первом примере, но в отличие от него, вносили смесь удобрений в количестве 3 т/га аланита и 250 сероводородную воду, к которым добавляли 15% кочерыжек, то есть к общему объему 487,5 кг/га.

Проведенный анализ перед уборкой показал, что мышьяк достигает 2,6+мг/кг сухой почвы.

Результаты опыта сведены в таблицу.

Полученные результаты свидетельствуют, что предлагаемый вариант на 85,4% снижает содержание мышьяка в почве. За счет использования местного сырья и отходов растениеводства снижаются затраты на осуществление способа. Очистка кукурузного поля от соединений мышьяка обеспечивает получение качественной продукции. За счет применения совместного посева обеих культур повышается эффективность способа.