Способ повышения плодородия почв с использованием табачной пыли

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства, к средствам, применяемым для повышения плодородия почв, и может быть использовано на различных почвах при выращивании любой сельскохозяйственной культуры.

Технологический процесс на табачных фабриках сопровождается накоплением большого количества отходов. Так, при ежегодном производстве в РФ порядка 391,1 млрд шт. сигарет отходов образуется свыше 11 тыс. тонн, причем основная их доля - около 87% приходится на табачную пыль, содержащую минеральные примеси. Действующие на территории РФ нормативные документы относят этот вид отхода к 3 классу опасности - умеренно опасное вещество. Следовательно, захоронение табачной пыли необходимо производить только на специальных полигонах ТБО (твердые бытовые отходы). Однако из-за повышенной взрывоопасности при больших скоплениях размещение ее ограничено. На этот случай предлагаются альтернативные бесполигонные методы утилизации табачной пыли в качестве органического удобрения и средства защиты сельскохозяйственных растений от сосущих вредителей.

Есть данные по использованию табачной пыли в качестве добавочного удобрения к навозу в дозе 2,4-3,2 т на 1 га (Котельников Г.Н. Приемы возделывания табака-махорки в условиях Полтавской губернии. - СПб., 1913. - 74 с.).

Известен также способ повышения плодородия почв с помощью удобрения из табачной пыли. Способ получения биоорганического удобрения (Заявка на изобретение RU №2012106987, опубл. 10.09.13, Бюл. №25) получается путем биокомпостирования смеси из табачной пыли, черноземной почвы и торфа, при котором предварительно дозируются исходные компоненты компостной смеси в заданных количествах, мас. %: табачная пыль - 40-60, почва (чернозем) - 20-40, торф низинный - 10-30. После чего их смешивают, полученную однородную смесь закладывают в траншеи, затем увлажняют до влажности 50-60%, компостирование осуществляют в течение 60-65 суток при среднесуточной температуре воздуха не ниже 15°C. Недостаток способа - трудоемкость процесса: предварительное обустройство траншеи, смешивание компонентов смеси, загрузка и увлажнение смеси. Данный способ получения удобрения подходит для использования в качестве субстрата в горшечной культуре, для защищенного грунта и не пригоден для использования на больших площадях под сельскохозяйственные культуры, требуются дополнительные материальные затраты для распределения удобрения.

Известно применение биодеструктора Стернифаг на основе штамма гриба Trichoderma для ускоренного разложения растительных остатков различных сельскохозяйственных культур, подавления фитопатогенной инфекции и повышения плодородия за счет обогащения ее питательными веществами (Лысов А.К., Новикова И.И. и др. Применение Стернифага на зерновых культурах. Журнал Защита и карантин растений, №7, 2015 г. С. 23-24).

Во ВНИИТТИ апробирован способ применения табачной пыли в качестве органического удобрения в чистом виде в дозе 2-8 т/га (Плотникова Т.В., Алехин С.Н., Мурзинова И.И. Результаты исследований по использованию табачной пыли в качестве органического удобрения. Сб. науч. трудов, 2016, с. 282-289). Недостатком способа является неполное разложение пыли на безопасные компоненты для окружающей среды при недостаточном увлажнении, при небольшом количестве осадков в отведенный период перед посевом или посадкой сельскохозйственной культуры.

Способ принят за прототип.

Целью предлагаемого изобретения является использование табачной пыли в качестве органического удобрения для повышения плодородия почвы, ее оздоровления и безопасной утилизации отхода табачного производства.

Техническим результатом применения способа является повышение плодородия почвы за счет увеличения содержания подвижных форм питательных элементов и биологической активности, оздоровление почвы за счет снижения в ней патогенных микромицетов.

Поставленная задача достигается тем, что в способе использования табачной пыли в качестве органического удобрения в дозе 2-8 т/га, при котором согласно изобретению используемую дозу табачной пыли обрабатывают биодеструктором Стернифаг в дозе 80 г совместно с водой в объеме 300 л и аммиачной селитрой или мочевиной в дозе 3 кг, тщательно перемешивают, готовый раствор равномерно наносят на обрабатываемую площадь и заделывают в почву с помощью дисков на глубину 5-10 см.

Внесение в рекомендуемую дозу табачной пыли биодеструктора Стернифаг совместно с водой и аммиачной селитрой или мочевиной в установленных нормах позволяет ускорить разложение природного субстрата, увеличив, таким образом, содержание подвижных форм питательных элементов, биологическую активность почвы, проявляемую в виде повышения нитрифицирующей активности, целлюлозоразрушающей способности, интенсивности дыхания, снижения плотности микопатогенной инфекции.

Возможность применения табачной пыли для улучшения плодородия почв рассматривается, прежде всего, с точки зрения содержания в ней ценных для растений питательных элементов: азота (1,84-2,3%), фосфора (0,24-0,37%) и калия (2,14-3,72%), при этом наличие в пыли токсикантов (свинец, кадмий, цинк и медь) при рекомендуемых нормах внесения не влияет на изменение баланса этих элементов в почве с учетом показателей ПДК и ОДК. Последние из перечисленных веществ являются необходимыми для нормальной жизнедеятельности живых организмов.

Определяли изменение количества подвижных форм питательных элементов в почве после внесения табачной пыли (ТП) в диапазоне доз 2-8 т/га совместно с биодеструктором в норме 80 г в почвенных образцах, отобранных с глубины 0-20 см, через 30 суток после обработки (табл. 1). Контролем в опыте являлась почва без обработки, эталоном - табачная пыль (ТП), примененная в качестве органического удобрения в чистом виде.

В результате проведенных опытов установлено повышение содержания в почве аммонийных форм азота на фоне обработки табачной пылью совместно с биодеструктором Стернифаг, в 2015 г. оно достигло показателей 3,6-4,8 мг/100 г почвы, в 2016 г. - 2,3-3,9 мг/100 г почвы. Данные содержания нитратов с использованием биодеструктора увеличиваются соответственно: 7,8-12,6 мг/100 г почвы и 6,4-7,9 мг/100 г почвы.

Превращение фосфора в почве во многом определяется деятельностью высших растений и особенно микроорганизмов, участвующих в процессах перевода фосфора из минеральных труднорастворимых фосфатов в подвижные, превращения минеральных фосфатов в органические соединения, в процессах минерализации последних с образованием усвояемых форм. При внесении табачной пыли с добавлением деструктора Стернифаг содержание подвижного фосфора увеличивается за годы исследований до 11,4-16,8 мг/100 г почвы.

Внесение табачной пыли также повлияло на увеличение содержания в почве обменного калия. Его значение при обработке пыли биодеструктором увеличивалось в зависимости от доз внесения от 19,5 до 32,5 мг/100 г почвы за годы исследований.

Биологическая активность почвы - это интенсивность всех биологических процессов, протекающих в ней. Она характеризует размеры и направление процессов превращения веществ и энергии в экосистемах, интенсивность переработки органических веществ. С биологической активностью тесно связаны ее физические, химические свойства, такие как гумусовое состояние, структура, щелочно-кислотные условия, окислительно-восстановительный потенциал и другие. Чернозем выщелоченный характеризуется весьма значительной биологической активностью, а внесение в почву табачной пыли существенно усиливает ее.

Интенсивность процесса нитрификации - способность почвы превращать аммонийные соли в нитратные, которые являются преобладающей формой питания растений - была одинаково высокой на вариантах с внесением пыли, как в первый год исследований, так и во второй. Исследованиями установлено, что совместное применение пыли и биодеструктора Стернифаг способствует увеличению нитрифицирующей способности почвы до 19,5-32,5 мг NO₃ на 100 г почвы.

Интенсивность процесса разложения клетчатки в опыте колебалась в довольно широких пределах: от 17,4 до 78,7%. Заметное оживление деятельности целлюлозоразрушающих микроорганизмов отмечено при внесении табачной пыли совместно с биодеструктором Стернифаг. Низкая активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов выявлена при внесении табачной пыли в дозе 8 т/га только во второй год исследований.

Дыхание почвы отражает уровень ее эффективного плодородия. Процесс выделения углекислоты почвой обусловлен дыханием корневой системы растений, микроорганизмов, разложением органических остатков, газообменом между почвой и атмосферой и может служить показателем интенсивности биологических процессов и, таким образом, почвенного плодородия. Продуцирование углекислоты почвой заметно увеличивается при совместном применении табачной пыли с биодеструктором Стернифаг - по годам исследований от 156 до 302% и от 217 до 400% соответственно.

В зависимости от внесенных доз табачной пыли с использованием препарата Стернифаг в почве через 30 суток отмечено изменение состава и количества микофлоры, (табл. 2).

При микологическом анализе почвенных образцов выявлено эффективное подавление патогенной микофлоры при внесении табачной пыли совместно с биодеструктором Стернифаг, здесь преобладающим микромицетом определен гриб рода Trichoderma spp. (до 5 тыс. КОЕ/1 г абсолютно сухой почвы). Грибы рода Trichoderma spp. являются деструкторами органических остатков в природе, при этом угнетают многие фитопатогены и одновременно являются стимуляторами роста растений. Грибы рода Fusarium spp., Alternaria spp. и Penicillium spp. выявлены единично, а обнаруженный мик-ромицет рода Humicola spp. свидетельствует о достаточно высоком уровне почвенного плодородия.

Как видно из полученных результатов, табачную пыль целесообразно использовать в качестве органического удобрения в дозах 2-8 т/га совместно с биодеструктором Стернифаг за месяц до начала предполагаемых работ на данном участке.

При этом достаточным является количество выпавших осадков от 50 до 75 мм. В этих условиях о полном разложении пыли говорит тот факт, что увеличивается содержание подвижных форм питательных элементов, повышается биологическая активность почвы, на участке обнаруживаются почвообитающие насекомые (жужелицы, дождевые черви и др.).

Использование способа повышения плодородия почв с использованием табачной пыли совместно со смесью биодеструктора Стернифаг, воды и азотного удобрения, аммиачной селитры или мочевины, позволяет повысить количество основных подвижных форм питательных элементов в почве, биологическую активность, оздоровить ее, снизив численность патогенных грибов, уменьшить негативное воздействие на объекты окружающей среды и человека, в сравнении с традиционными химическими удобрениями, и частично решить проблему безопасной утилизации табачных отходов.