Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОЧВ ОТ ОСТАТКОВ ПЕСТИЦИДОВ

Изобретение относится к способам защиты сельскохозяйственных культур от остатков пестицидов и может быть использовано также при рекультивации почв, загрязненных органическими токсикантами в полеводстве, лесном хозяйстве и др.

Известен способ защиты почв от остатков гербицидов, включающий приготовление композиции, содержащей 30-90 мас.% активного угля и соответственно 70-10 мас.% клиноптилолита (природного цеолита), внесение композиции в почву и выращивание культурных растений, причем внесение композиции ведут на глубину, не превышающую зону прорастания семян культурных растений, а доза внесения составляет 100-480 кг/га (см. Пат. РФ №2147394, кл. А01В 79/00; А01В 79/02, опубл. 20.04.2000 г.).

Недостатком известного способа является снижение концентрации объема микропор в композиции, что снижает эффективность ее применения и увеличивает дозу внесения.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ защиты почв от остатков гербицидов, включающий подготовку активного угля с объемом микропор 0,20-0,25 см³/г и их отношением к суммарному объему пор, равным 0,26-0,70, при этом размер микропор составлял 0,9-1,2 нм, причем его внесение в почву осуществляют до высева семян с заделкой на глубину 1-3 глубины высева семян (см. Пат. РФ №2129368, кл. A01N 25/32; А01В 79/02, опубл. 27.04.1999 г.).

Недостатком известного способа является низкая эффективность защиты почв при выращивании сельхозкультур от остатков стойких к деградации гербицидов, таких как «Арсенал» и «Зенкор».

Поставленная цель достигается предлагаемым способом, включающим подготовку активного угля, внесение его в почву с заделкой на глубину 1-3 глубины высева семян, причем гранулированный активный уголь подготавливают путем выделения фракции 02,-0,8 мм с размерами микропор 0,6-0,8 нм и объемом микропор 0,36-0,50 см³/г, который вносят в почву в дозе 100 кг/га и перемешивают.

Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что гранулированный активный уголь подготавливают путем выделения фракции 02,-0,8 мм с размерами микропор 0,6-0,8 нм и объемом микропор 0,36-0,50 см³/г, который вносят в почву в дозе 100 кг/га и перемешивают.

Из научно-технической литературы авторам неизвестен способ защиты почв от остатков гербицидов, в котором гранулированный активный уголь подготавливают путем выделения фракции 02,-0,8 мм с размерами микропор 0,6-0,8 нм и объемом микропор 0,36-0,50 см³/г, который вносят в почву в дозе 100 кг/га и перемешивают.

Размер микропор принимаем как полуширину щели - х по принятой в настоящее время щелевидной модели пор (см. В.М.Мухин, А.В.Тарасов, В.Н.Клушин. Активные угли России. - М.: Металлургия, 2000 г. - с.8-15).

Сущность изобретения заключается в следующем. Стойкие к деградации пестициды, такие как «Арсенал» и «Пик», проявляют свою роль в виде последействия, угнетая высеваемые в процессе севооборота культуры в молекулярной форме. Т.е. они слабо распадаются на радикалы и осколки, которые хорошо сорбируются функциональными группами поверхности сорбентов (таких групп как раз много в природных цеолитах). Для сорбции же молекулярных форм пестицида надо развивать именно объемы микропор в активных углях (АУ). С другой стороны, и размеры микропор также важны при сорбции остатков пестицидов из почвенного раствора, так как здесь играют роль как стерические факторы, так и возможная десорбция при слабом адсорбционном потенциале внутри микропоры. Выделяя же при подготовке АУ путем его дробления и рассева фракцию 0,2-0,8 мм, мы улучшаем равномерность его распределения в почве, что также повышает эффективность его работы.

Для оценки эффективности рекультивации почв (Э_ф), загрязненных остатками пестицидов, срезают ножницами по краю стакана тест-растение и производят взвешивание его зеленой массы (m), после чего относят эту величину к массе тест-растения, выращенного на чистой почве (без пестицидов) - чистый контроль (m₀). Таким образом, эффективность рекультивации (в %) вычисляется по формуле:

Способ осуществляют следующим образом.

Берут гранулированный активный уголь и подготавливают его путем выделения фракции 02,-0,8 мм с размерами микропор 0,6-0,8 нм и объемом микропор 0,36-0,50 см³/г, который вносят в почву в дозе 100 кг/га и перемешивают его с почвой.

Испытания различных сочетаний препаратов и активных углей с определением их уровня фитотоксичности проводились в условиях вегетационного опыта в камерах лаборатории искусственного климата (ЛИК), при регулируемом гидротермическом и световом режиме.

Почву для изучения фитотоксичности отбирали с опытного участка на 93 сут после применения пестицидов, при этом их остаточная концентрациях в почве составляла 2,0 кг/га. Отбор почвенных образцов производился с 5 точек на делянке, тщательно перемешивался и просеивался. Затем почвенные образцы перемешивали с активным углем, добавляемым в дозе 100 кг/га.

Тест-растения выращивались по общепринятой методике в бумажных парафинированных стаканчиках диаметром 80 мм с вместимостью 600 см³. Условия выращивания: освещенность 20 тыс.лк в течение 16 ч при температуре воздуха 25°С (день) и 8-часовом периоде без освещения с температурой воздуха 20°С (ночь); влажность воздуха 70%, полив почвы до 60% от ПВ (почвенная влагоемкость). В опытах в качестве тест-растения использовали подсолнечник и яровую пшеницу.

По истечении 3 суток после посева появились всходы, еще 3 суток спустя после появления всходов провели выбраковку тест-растений по высоте и фазе развития, при этом в каждом сосуде оставляли одинаковое количество растений, от 2 до 6 в зависимости от вида тест-объекта (подсолнечник, яр.пшеница).

Через 28 сут после посева проводили весовой учет тест растений, т.е. осуществляли биоиндикацию.

Применение предложенного способа позволило повысить массу тест-растения подсолнечника и яровой пшеницы при загрязнении почвы остатками гербицидов «Арсенал» и «Пик» до 90-95% по отношению к чистому контролю (т.е. посеву подсолнечника и яровой пшеницы в почву без гербицидов).

Пример 1

С участка, обработанного пестицидом «Арсенал», на 93 сут после его применения отбирают образец почвы. Берут гранулированный активный уголь марки УАУ (ТУ 2568-397-04838763-2011) и подготавливают его путем выделения фракции 0,2-0,8 мм с размером микропор 0,6 нм и объемом микропор 0,36 см³/г. К отобранному почвенному образцу добавляют вышеуказанный активный уголь из расчета дозы 100 кг/га и производят тщательное перемешивание опытного образца и угля. Затем смесь почвы и активного угля помещают в бумажный стаканчик, высевают в него тест-растение подсолнечника и проводят выращивание тест-растения, как описано выше. Масса тест-растения подсолнечника по сравнению с чистой почвой составила 90%.

Пример 2

С участка, обработанного пестицидом «Пик», на 93 сут после его применения отбирают образец почвы. Берут гранулированный активный уголь марки КАУ (ТУ 2568-396-04838763-2011) и подготавливают его путем выделения фракции 0,2-0,8 мм с размером микропор 0,8 нм и объемом микропор 0,50 см³/г. К отобранному почвенному образцу добавляют вышеуказанный активный уголь из расчета дозы 100 кг/га и производят тщательное перемешивание опытного образца и угля. Затем смесь почвы и активного угля помещают в бумажный стаканчик, высевают в него тест-растение подсолнечника и проводят выращивание тест-растения, как описано выше. Масса тест-растения подсолнечника по сравнению с чистой почвой составила 92%.

Пример 3

С участка, обработанного пестицидом «Арсенал», на 93 сут после его применения отбирают образец почвы. Берут гранулированный активный уголь марки УАУ (ТУ 2568-397-04838763-2011) и подготавливают его путем выделения фракции 0,2-0,8 мм с размером микропор 0,7 нм и объемом микропор 0,45 см³/г. К отобранному почвенному образцу добавляют вышеуказанный активный уголь из расчета дозы 100 кг/га и производят тщательное перемешивание опытного образца и угля. Затем смесь почвы и активного угля помещают в бумажный стаканчик, высевают в него тест-растение подсолнечника и проводят выращивание тест-растения, как описано выше. Масса тест-растения подсолнечника по сравнению с чистой почвой составила 95%.

При использовании известного способа (см. Пат. РФ №2129368) масса тест-растений подсолнечника и яровой пшеницы на почвах, загрязненных остатками стойких к деградации пестицидов «Арсенал» и «Пик», составила по отношению к массе этих же тест-растений на чистой почве только 50-55%. Т.е. предлагаемый способ позволит на 37-45% повысить массу тест-растений (а, следовательно, в последующем и урожайность).

При разработке предлагаемого способа были выявлены именно оптимальные параметры пористой структуры активного угля, позволяющие достичь цели изобретения. Так, если объем микропор АУ ниже 0,36 см³/г, снижается величина поглощения молекул пестицида, а если объем микропор превышает величину 0,50 см³/г, то увеличивается его доля по отношению к транспортным порам, что приводит к ухудшению кинетики поглощения молекул пестицида, и значит, возрастает время их контакта с корневой системой тест-растений.

Если величина размера микропор (а они имеют щелевидную форму) ниже 0,6 нм, то крупная молекула пестицида просто стерически не проникает в микропору, а если размер микропор превосходит величину 0,8 нм, то энергия адсорбции в них значительно понижается и может иметь место десорбция пестицида.

Выбор размера фракции 0,2-0,8 мм обусловлен тем, что частицы размером менее 0,2 мм сильно пылят при внесении в почву и разносятся ветром, а частицы размером более 0,8 мм, вероятно, неравномерно распределяются в почве и снижают эффективность рекультивации.

Таким образом, из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно повышение эффективности защиты почв при выращивании сельхозкультур от остатков стойких к деградации пестицидов, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Предложенное изобретение позволит решить ряд актуальных проблем агропромышленного компонента и даст большой эколого-экономический эффект.