Результат интеллектуальной деятельности: Способ повышения плодородия и продуктивности почв сельскохозяйственных земель

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и экологии и может быть использовано для мелиорации сельскохозяйственных земель и повышения их плодородия, преимущественно деградированных сельскохозяйственных земель.

Известен способ повышения плодородия сельскохозяйственных земель (Пат. РФ №2257044, А01С 21/00, опубл. 27.07.2005), включающий внесение в почву почвоудобрительного материала, в качестве которого используют смесь монтмориллонита и палыгорскита в соотношении 1:1 по весу, а внесение смеси в почву осуществляют в количестве 3-6 т на 1 га.

Недостатком указанного способа является применение в качестве почвоудобрительного материала смеси, не включающей органическую составляющую, что не позволяет его использовать с достаточной эффективностью для повышения плодородия и продуктивности почв сельскохозяйственных земель, восполнения дефицита основных элементов питания растений.

Известен способ мелиорации сельскохозяйственных земель (Пат. РФ №2516468, А01В 79/02, А01С 21/00, С09К 17/50, опубл. 20.05.2014), включающий внесение в почву почво удобрительного материала, в качестве которого используют органоминеральный компост, содержащий свиной навоз и навоз крупного рогатого скота, осадки сточных вод и фосфогипс при следующем компонентном соотношении (мас. %): фосфогипс с рН 5,0-5,5 - 10-13, свиной навоз - 11-13, осадки сточных вод - 6-8, навоз крупного рогатого скота - остальное, которые компостируют в летний период в течение 3 месяцев в условиях высоких среднесуточных температур компоста от 35 до 45°С, ежемесячно перемешивая до созревания. Затем полученный компост вносят в почву однократно на 5 лет в дозе 60 т/га, заделывая его в конце лета - начале осени на глубину 14-18 см.

Недостатками известного способа являются длительный период приготовления компостной смеси, несбалансированное внесение в почву макроэлементов, отсутствие дополнительного источника калия, потенциальная опасность загрязнения почвы тяжелыми металлами.

Известен способ повышения плодородия почв (Пат. РФ №2189720, А01С 21/00, опубл. 27.09.2002), включающий запашку соломы с удобрениями, при этом жидкий навоз, минеральные удобрения, известь или цеолит вносят по валкам соломы вслед за уборкой колосовых культур, в межвалковом пространстве высевают сидеральную культуру, а осенью проводят поперечное дискование поля и чизельную обработку почвы.

Недостатками данного способа являются несбалансированное поступление в почву основных элементов питания растений, что не позволяет в достаточной мере значительно повысить плодородие и продуктивность почв деградированных сельскохозяйственных земель, используемый жидкий навоз не проходит предварительную анаэробную обработку или выдержку для его достаточного обезвреживания до требуемых санитарных и экологических показателей безопасности. Кроме того, обозначенный способ трудоемок в исполнении, поскольку требует многоэтапного участия различной техники при нанесении карбонатсодержащего сырья и всех компонентов органоминеральной смеси на валки соломы и последующей заделке в почву перегнившей соломы с сидератом. Он также не решает одновременно задачи экологически безопасной утилизации органических отходов животноводческого происхождения и повышения плодородия и продуктивности почв сельскохозяйственных земель.

Наиболее близким предлагаемому является способ повышения плодородия и продуктивности почв сельскохозяйственных земель (BY 12267 С1, 30.08.2009), в котором осуществляют последовательное внесение в почву карбонатсодержащего сырья и органоминерального комплекса с последующей заделкой их в почву (в пахотный горизонт), в качестве карбонатсодержащего сырья используют доломитовую муку, которую вносят в почву с учетом величины ее гидролитической кислотности, а в качестве органоминерального комплекса используют навоз дозой 7 т/га 1 раз в 5 лет.

Недостатком известного способа является также несбалансированное поступление в почву основных элементов питания растений, недостаточное для ускоренного восстановления деградированных сельскохозяйственных земель и значительного повышения их плодородия и продуктивности. Кроме того, чистый навоз, не прошедший предварительную анаэробную обработку или выдержку для его достаточного обезвреживания, является источником многих патогенных организмов и гельминтов.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемый способ повышения плодородия и продуктивности почв сельскохозяйственных земель, включающий последовательное внесение в почву карбонатсодержащего сырья - доломитовой муки с учетом ее гидролитической кислотности, и органоминерального комплекса с последующей заделкой их в почву, в котором в качестве органоминерального комплекса используют смесь эффлюента от метангенерации навоза крупного рогатого скота, суперфосфата и хлористого калия в соотношении 100:3:1,5 влажностью не более 60%, которую вносят в почву дозой 5-10 т из расчета сухого вещества на 1 га с периодичностью 1 раз в 3-4 года.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является повышение содержания основных элементов питания растений, увеличение содержания экологически безопасного органического вещества в почве и улучшение ее агрохимических свойств, и, как следствие, повышение урожайности сельскохозяйственных культур.

Доломитовая мука, суммарное содержание карбонатов кальция и магния около 85% (30-32% СаО и 18-20%) MgO), позволяет нейтрализовать избыточную кислотность почвы, улучшить ее агрохимические, агрофизические и биологические свойства, обеспечить растения кальцием и магнием, активизирует микробиологические процессы, повышает эффективность применения минеральных удобрений, усиливает доступность растениям азота, фосфора, кальция, серы, магния и молибдена, снижает транслокацию тяжелых металлов в растения. При этом, кальций усиливает обмен веществ в растениях, играет важную роль в передвижении углеводов, оказывает влияние на превращение азотистых веществ, положительно влияет на активность ферментов, является сильным антагонистом других катионов и препятствует избыточному поступлению их в растения, при недостатке кальция на корнях растений перестают образовываться корневые волоски, через которые в растения из почвы поступает основная масса питательных веществ и воды; магний влияет на окислительно-восстановительные процессы в растениях, активизирует фосфатазу и другие ферменты, входит в состав хлорофилла, фитина и пектиновых веществ, недостаток магния тормозит синтез азотсодержащих соединений, особенно хлорофилла.

Эффлюент, получаемый посредством анаэробной переработки органических отходов в ферментаторе, является источником экологически безопасного органического вещества, макро- и микроэлементов.

Минеральные удобрения, входящие в состав органоминерального комплекса, являются, в первую очередь, источником макроэлементов, и при использовании в комплексе с доломитовой мукой и эффлюентом способствуют ускорению процессов восстановления плодородия и повышения продуктивности деградированных почв. Фосфор играет ключевую роль в энергетическом обмене, также участвует в разнообразных обменных процессах, делении и размножении клеток, велика его роль в углеводном обмене, процессах фотосинтеза, дыхания и брожения. Калий положительно влияет на интенсивность фотосинтеза, на окислительные процессы и образование органических кислот в растении, участвует в углеводном и азотном обмене, при его недостатке в растении тормозится синтез белка и нарушается азотный обмен.

Новый положительный эффект от применения предлагаемого способа состоит в повышении плодородия и продуктивности малопродуктивных почв сельскохозяйственных земель и их экологической устойчивости за счет увеличения содержания экологически безопасного органического вещества, улучшения агрохимических свойств, сбалансированного поступления основных элементов минерального питания растений благодаря внесению вместе с доломитовой мукой смеси эффлюента и минеральных удобрений с последующей заделкой в почву и посевом сельскохозяйственных культур.

Предлагаемый способ повышения плодородия и продуктивности почв сельскохозяйственных земель осуществляют следующим образом:

Осенью перед вспашкой вносят в почву в качестве карбонатсодержащего сырья доломитовую муку с учетом ее гидролитической кислотности (доза СаСО₃ составляет 1,5 × Нr). Весной перед культивацией вносят в почву органоминеральный комплекс, в качестве которого используют смесь эффлюента от метангенерации навоза крупного рогатого скота, суперфосфата и хлористого калия в соотношении 100:3:1,5 влажностью не более 60%, которую вносят в почву дозой 5-10 т (из расчета сухого вещества) на 1 га. Затем почву культивируют с одновременным боронованием и производят посев сельскохозяйственных культур. Оптимальное соотношение компонентов органоминерального комплекса - 100:3:1,5 устанавливалось опытным путем. Влажность органоминерального комплекса ограничена 60%, при большей влажности создаются трудности при использовании механизмов для равномерного распределения по полю органоминерального комплекса.

Предлагаемый способ повышения плодородия и продуктивности почв сельскохозяйственных земель апробирован на землях АО «Московское» Рязанского района Рязанской области, где преобладает малопродуктивная аллювиальная луговая среднесуглинистая почв с гидролитической кислотностью Нr=1,01 ммоль/100 г.

Показатели агрохимических свойств аллювиальной луговой среднесуглинистой почвы и результаты опытов по выращиванию на этой почве ярового ячменя по предлагаемому способу представлены в таблицах 1, 2, 3.

Анализ результатов опытов показал улучшение показателей агрохимических свойств почвы при внесении доломитовой муки и органоминерального комплекса по предлагаемому способу: гидролитическая кислотность (Нr) понизилась на 0,02-0,13 ммоль/100 г; сумма поглощенных оснований (S) увеличилась на 0,3-0,5 ммоль/100 г; органического вещества возросло на 0,12-0,21%; содержание подвижного фосфора увеличилось на 14-26 мг/кг; содержание подвижного калия увеличилось на 7-20 мг/кг. При этом опыт при внесении в почву органоминерального комплекса - смеси 9569,0 кг/га эффлюента, 287,0 кг суперфосфата и 144 кг хлористого калия (дозой 10 т/га) показал лучший результат.

Анализ элементов структуры урожая ячменя показывает, что внесение доломитовой муки и органоминерального комплекса по предлагаемому способу обеспечивает улучшение показателей структуры урожая ячменя: высота растений увеличилась в сравнении с контролем на 7,6-10,1%; длина метелки - на 8,1-18,9%; масса 1000 зерен - на 3,5-5,6%; продуктивность колоса (г) - на 11,1-20,0%; продуктивность колоса (шт.) - на 6,9-12,6%. При этом внесение смеси 9569,0 кг\га эффлюента с 287,0 кг/га суперфосфата и 144,0 кг/га хлористого калия (доза органоминерального комплекса 10 т/га) значительнее улучшило показатели структуры урожая ячменя.

В таблице 3 приведены показатели урожайности ярового ячменя сорта «Кати» при повышении плодородия и продуктивности аллювиальной луговой среднесуглинистой почвы по предлагаемому способу.

Анализ результатов исследований урожайности зерна и соломы ячменя, показывает, что внесение в почву доломитовой муки и органоминерального комплекса по предлагаемому способу способствует увеличению урожая зерна и соломы ячменя. При внесении в почву органоминерального комплекса в дозе 5 т/га прибавка урожая ячменя по зерну составила 25,2%, по соломе - 20,2%; при использовании органоминерального комплекса в дозе 10 т/га прибавка по зерну составила 32,0%, по соломе - 27,4%.

Достигнутый результат повышения плодородия и продуктивности почв сельскохозяйственных земель по предлагаемому способу сохраняется на протяжении трех-четырех лет, что обеспечивает экономию материальных и энергетических затрат.

Применение органоминерального комплекса (смеси эффлюента от метангенерации навоза крупного рогатого скота, суперфосфата и хлористого калия в соотношении 100:3:1,5) в количестве менее 5 т/га не обеспечивало в достаточной мере необходимого улучшения агрохимических свойств и повышения продуктивности деградированной почвы, применение органоминерального комплекса в количестве 10 т/га обеспечивает ее достаточное улучшение, но применение более 10 т/га - экономически нецелесообразно.

Таким образом, предлагаемый способ повышения плодородия и продуктивности почв сельскохозяйственных земель позволяет увеличить содержание основных элементов питания растений, экологически безопасного органического вещества в почве, улучшает ее агрохимические свойства, способствует ускорению процессов восстановления плодородия и повышения продуктивности деградированных почв и, как следствие, способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур.