Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МЕЛИОРАЦИИ СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам повышения почвенного плодородия солонцовых почв методом биологической мелиорации.

Известен способ мелиорации солонцов с применением мелиоранта, который готовится путем компостирования в поле полосами смеси дефеката 35-50% и 50-65% осадков городских сточных вод, и заключается в разравнивании площадок, буртовании дефеката полосами шириной 3 м и высотой 1 м с расстоянием между полосами 5-6 м. Между полосами распределяют осадки сточных вод и перемешивают компоненты погрузчиком непрерывного действия. Эту смесь вносят из расчета 100-130 т/га сухой массы на поле. После этого поле пашут плугом на глубину 18-20 см. (авторское свидетельство СССР №914614, МПК С09К 17/00, C05F 5/00, 1980).

К недостаткам способа следует отнести высокую трудоемкость из-за большого количества операций при незначительной эффективности.

Известен способ мелиорации сельскохозяйственных земель, заключающийся во внесении в почву почвоудобрительного материала, в качестве которого используют свиной навоз и навоз крупного рогатого скота, осадки сточных вод, фосфогипс в следующем количестве:

фосфогипс - 10-13 т/га

свиной навоз - 11-13 т/га,

осадки сточных вод - 6-8 т/га

навоз крупнорогатого скота - остальное.

Из этих компонентов готовят компост при ежемесячном перемешивании при температуре 35-45°C. Заделывают компост осенью в почву под вспашку (Заявка 2012126275, 22.06.2012. Опубликовано 20.05.2014).

Недостатком способа является сложное и трудоемкое высокозатратное многооперационное приготовление компоста при незначительной эффективности.

Известен способ рекультивации нарушенных земель, включающий внесение на поверхность грунта отходов горнодобывающей промышленности слоем не менее 5 см; минеральных удобрений в дозах N₇₀P₇₀K₇₀ и посев многолетних злаковых трав. Площадь поливается водой и покрывается полимерной пленкой (Заявка: 2011127453/13, 04.07.2011).

Недостатком способа является недоступность во многих сельскохозяйственных районах отходов горнодобывающей промышленности, дороговизна минеральных удобрений, сложное, трудоемкое и высокозатратное осуществление операций по проведению рекультивации нарушенных земель.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ мелиорации солонцовых почв путем внесения обезвоженного свиного полужидкого навоза нормой 50-70 т/га по крупно глыбистой вспашке с последующим рыхлением почвы культиваторами и посевом одновидовых многолетних бобовых трав (люцерна) (авторское свидетельство СССР №858599, МПК A01B 79/02, 1977).

Недостатком способа является высокая трудоемкость, заключающаяся во вспашке осенью по сухой почве, а также затруднение внесения свиного навоза по глыбистой почве с последующим посевом бобовых трав из-за неравномерности распределения навоза, и, как следствие, неравномерности получения растениями питательных веществ.

Технической задачей изобретения является повышение плодородия солонцов за счет улучшения агрофизических и агрохимических свойств почвы.

Техническим результатом является увеличение урожайности: зеленой массы многолетних трав - в 1,5-2 раза, урожайности последующих зерновых культур - на 13,6-28%.

Техническая задача решается, а технический результат достигается тем, что на поверхность почвы после уборки культур вносят по стерне сухие осадки сточных вод. Норма внесения рассчитывается в зависимости от содержания в осадках кальция, необходимого для вытеснения из солонцовых почв натрия в дозах 50-200 т/га с последующей заделкой их дисковой бороной на глубину 10-12 см. Вместо одновидовых посевов бобовых трав высеваются злаково-бобовые травосмеси.

Отличие заявляемого способа от прототипа заключается в том, что в почву после уборки сельскохозяйственных культур по стерне вносят сухие сыпучие осадки городских сточных вод станции аэрации (МУПП «Саратовводоканал) нормой, рассчитанной по содержанию в осадках кальция для вытеснения из почвы поглощенного натрия (в зависимости от типа солонцов) от 50 до 150 т/га, заделку осадков сточных вод дисковой бороной на глубину 10-12 см и последующим возделыванием многолетних трав, состоящих из смеси злаковых и бобовых компонентов.

Солонцеватые почвы по своим свойствам затрудняют посев и всходы многолетних трав вследствие образования корки, а поверхностное внесение осадков сточных вод значительно облегчает посев, препятствует образованию корки и увеличивает полевую всхожесть семян.

Осадки городских сточных вод содержат органического вещества 21,0% при зольности - 51,7-64,1%; азота 4,5% из которого 50% аммиачного; доступного фосфора - 1,4% из которого легкоусваиваемого - 0,61%; K₂O - 0,7%. А также CaO - 15-20 мг-экв. на 100 г почвы и MgO - 10-33 мг-экв. на 100 г почвы.

В состав осадков сточных вод входят: свинца - 126 мг/кг; кадмия - 13-21 мг/кг; цинка - 343-460 мг/кг; меди - 329-470 мг/кг; хрома - 300-581 мг/кг; марганца - 182-364 мг/кг; мышьяка - 1,9-3,8 мг/кг; ртути - 0.30-0,36 мг/кг. Кроме того содержатся такие микроэлементы как Zn - 22,1 мг/кг, Cu - 5,78 мг/кг, Mn - 16,8 мг/кг.

Посев злаково-бобовой травосмеси улучшает структурообразование, так как мочковатые корни злаков разделяют почвы на структурные агрегаты, а бобовые травы глубокопроникающей корневой системой выносят на поверхность кальций и повышают водопрочность структуры. Это значительно улучшает агрофизические свойства почвы по сравнению с одновидовым посевом бобовых трав. Злаково-бобовые травосмеси возделываются 3 года. Затем биомасса запахивается как зеленое удобрение.

Для повышения эффективности мелиорации внесение осадков сточных вод повторяют через 5-7 лет в зависимости от изменения содержания натрия в почве. Способ позволяет улучшить агрохимические и агрофизические свойства почвы, повышает водопроницаемость. Способ сохраняет улучшенное действие мелиорации на 3-5 лет.

Способ осуществляется следующим образом. После уборки культуры по поверхности невспаханного поля по стерне разбрасываются осадки сточных вод навозоразбрасывателем или разбрасывателем удобрений с последующей заделкой дисковыми боронами на глубину 10-12 см. Используют навозоразбрасыватели типа ПРТ-10 или разбрасыватели удобрений типа РУ-7000, дисковые тяжелые бороны типа БДТ-5, БДТ-7. Посев злаково-бобовых травосмесей во влажный год можно проводить в начале июля после уборки культуры или весной после боронования.

Внесение осадков сточных вод (ОСВ) увеличивало содержание гумуса в почве с 1,8 до 5,1% при высоких дозах 150 т/га. Это объясняется тем, что в осадках сточных вод содержится до 20% органического вещества. Содержание нитратного азота повышается с 2,9 в солонцах до 29 мг/кг почвы. В осадках сточных вод содержится 4,5% азота. Содержание доступного фосфора при этом с 28 до 203 мг/кг почвы, так как в осадках содержится 1,4% фосфора (таблица 1).

В результате внесения ОСВ агрохимические свойства почвы улучшались. Так, увеличение содержания гумуса, доступного фосфора, нитратного азота, обменного калия и кальция происходило с одновременным раскислением почвы (изменением pH с 7,6 до 6,3) и снижением содержания натрия за счет вытеснения его обменным кальцием. При максимальном внесении ОСВ содержание натрия в почве уменьшается в 9 раз.

Внесение высоких доз осадков сточных вод - 150 т/га не увеличивало содержание тяжелых металлов как в почве. В течение всего периода произрастания культур содержание тяжелых металлов не превышало ориентировочно допустимой концентрации (ОДК) (таблица 2).

В травосмеси можно использовать в качестве бобового компонента люцерну, донник, эспарцет и др., а в качестве злакового - житняк, кострец безостый и др.

При проведении эксперимента в течение трех лет в качестве злаково-бобовой травосмеси высевалась люцерна совместно с кострецом.

Через три года, после окончания мелиоративного периода, поле распахивалось, и на одной половине высевалась яровая пшеница, а на другой половине оставлялась травосмесь люцерны и костреца на зеленую массу.

Данные урожайности этих культур были переведены в кормовые единицы и сравнены с результатами урожайности ячменя прототипа (также переведенного в кормовые единицы), высеваемого на четвертый год после мелиоративного периода.

Перевод урожайности культур в кормовые единицы осуществлялся по методике, указанной в справочнике "Кормовые нормы и таблицы" (под редакцией члена-корреспондента ВАСХНИЛ М.Ф. Томмэ, 1959).

В результате проведенных экспериментов с использованием осадков сточных вод при мелиорации солонцов по заявляемому способу были получены положительные результаты, представленные в таблице 3.

Урожайность яровой пшеницы в кормовых единицах на четвертый год после мелиоративного периода превышала урожайность ячменя прототипа на 13,6-28% в зависимости от количества внесенных доз ОСВ (от 50 т/га до 150 т/га). Увеличение внесения доз мелиоранта, применяемого в прототипе, не дает такого высокого результата. Максимальное повышение урожайности прототипа составляет 13,6%, а максимальное повышение урожайности по предлагаемому способу - 28,0%, то есть применение заявляемого способа повышает урожайность более, чем в два раза при пересчете на кормовые единицы. Одновременно увеличивается урожайность и многолетних трав. В среднем можно считать, что многолетние травы давали с гектара при внесении ОСВ большую урожайность, чем ячмень в 1,6-2,4 раза.

Внесение высоких доз ОСВ до 150 т/га не увеличивало содержание тяжелых металлов в зеленой массе растений люцерны. В год посева люцерны содержание тяжелых металлов не превышало ориентировочно допустимой концентрации (ОДК) (таблица 4).

При применении рекомендованных доз ОСВ в первый год после посева содержание тяжелых металлов в зеленой массе люцерны значительно меньше ОДК.

Многолетние травы, в частности люцерна, произрастают на одном участке три года и могут в процессе роста накапливать тяжелые металлы. Поэтому проводились исследования зеленой массы люцерны на третий год произрастания на содержание в ней тяжелых металлов. Результаты исследований представлены в таблице 5.

На третий год произрастания произошло уменьшение содержания тяжелых металлов в зеленой массе люцерны, что свидетельствует о безопасности применения в качестве мелиоранта осадков сточных вод.

Солонцовые почвы нуждаются в органических и минеральных веществах, содержание которых в ОСВ значительно выше чем в свином навозе и навозе КРС используемых в прототипе, что видно из сравнительного анализа приведенного в таблице 6.

Содержание органического вещества в осадках сточных вод (ОСВ) превышало содержание органического вещества в используемом в прототипе свином навозе, в 2,7 раза, а в навозе КРС - в 1,3 раза. Содержание азота в осадках сточных вод было больше соответственно в 7,5 и 12,8 раз, доступного фосфора в 4 и 8 раз, кальция - в 10 и более раз.

Вывод: в результате проведения исследований и экспериментов по использованию осадков сточных вод, как в высоких, так и в низких дозах были получены положительные результаты. Значительно снижалось содержание натрия в почве в 6-9 раз, уменьшалась кислотность почвы, количество гумуса возросло в 1,6-2,8 раза, содержание нитратного азота увеличилось в 7,5-10 раз, доступного фосфора в 6,2-7,2 раза, обменного калия на 11,8-13,7%, обменного кальция на 62,1-79,3%. Урожайность зерновых культур возросла при этом на 13,6-28,0%, а многолетних трав в 1,6-2,4 раза. Исходя из полученных результатов можно судить, о значительном улучшении агрохимических свойств почв и переход их из солонцовых в фоновый чернозем южный даже при внесении минимальной дозы ОСВ в 50 т/г. Техническая задача исследований выполнена, технический результат достигнут.