Результат интеллектуальной деятельности: Способ повышения плодородия почвы

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к мелиорации малоплодородных и засоленных земель.

Известен способ повышения плодородия почвы, включающий обработку почвы, орошение и внесение удобрений в почву (см. Никифоренко Л.И. «Влияние способов обработки на плодородие среднесмытого чернозема». Почвоведение, 1990, №4, стр. 81-89; Заявка Франции №2550416, М.кл. A01G 13/08, 1986).

Недостатками данного способа являются:

1) загрязнение окружающей среды;

2) вредность для растений и людей;

3) высокая стоимость химических удобрений;

4) невозможность повышения плодородия более глубоких слоев почвы;

5) непригодность в деградированных и засоленных почвах.

Известен способ повышения плодородия почвы, включающий измельчение растительности, погребение их в почве и посев азотофиксирующих растений (а.с. СССР №1604187, М. кл. А01В 79/02, 1990).

Способ имеет следующие недостатки:

1) разложение растительных остатков происходит в естественных условиях, поэтому сам процесс разложения носит долговременный характер;

2) при посеве азотофиксирующих растений элементы плодородия мобилизуются в верхнем слое почвы, поэтому в более глубоких ее слоях их не хватает;

3) способ не применим на засоленных почвах, так как при разложении растительных остатков образуются новые водорастворимые соли, что способствует дополнительному накоплению вредных для растения солей в почве.

Задача изобретения - повышение плодородия глубоких слоев почвы, ускорение разложения растительных остатков и исключение загрязнения окружающей среды.

Поставленная цель достигается тем, что в способе повышения плодородия почвы, включающем измельчение надземных частей растительности, погребение их в почве и орошение, после каждого вегетационного полива повышают температуру нижних слоев почвы и увеличивают в ее порах содержание воздушного азота путем принудительного подсоса из дневной поверхности теплого воздуха.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

За счет прямого попадания солнечных лучей и тепла поверхность почвы нагревается больше, чем ее нижние слои. Одновременно за счет наличия в верхнем слое почвы растительных остатков и благоприятного воздушного режима, почвообразовательные процессы на поверхности почвы происходят интенсивнее и энергичнее, чем в ее нижних слоях. Продуктивность почвы с глубиной убывает. Мощность плодородного горизонта не превышает 0-20 см (в основном составляет не более 0-10 см). Это связано с тем, что подпахотный горизонт имеет низкую температуру и плохую аэрацию из-за поступления снизу (со стороны грунтовых вод) холода и естественного уплотнения. Поэтому процесс разложения растительных остатков и нитрификация в нижних слоях почвы происходят крайне медленно.

Предлагаемое техническое решение содержит новый признак, заключающийся в том, что после каждого вегетационного полива повышают температуру нижних слоев почвы и увеличивают в ее порах содержание воздушного азота путем принудительного подсоса из дневной поверхности теплого воздуха.

При повышении температуры почвы и наличии в ее порах необходимого количества воздуха процесс разложения и нитрификация заметно интенсифицируются. При принудительном увеличении содержания воздуха в порах почвы повышается концентрация азота, поскольку воздух содержит 78,2% по объему азота, а в почве почти не встречается азот в чистом виде. Он в связанном виде, главным образом, в виде солей азотной кислоты входит в состав горных пород. Погребенная растительность во время разложения интенсивно поглощает этот азот из почвы.

При всасывании воздуха из дневной поверхности, вместе с воздухом в нижние слои почвы поступает тепло, нагревая ее, а воздушный азот - обогащает почву азотом.

При подсасывании воздуха создаются нисходящие токи для гравитационных вод в почве. Поэтому растворенные в них вредные для растений соли мигрируют вниз, в результате происходит рассоление засоленных почв.

Как видно из вышеизложенного, предлагаемое техническое решение содержит новый признак, использование которого позволяет проявить новые свойства, которые отсутствуют в известных технических решениях и позволяют предложенному техническому решению проявить эффекты, заключающиеся в повышении плодородия глубоких слоев почвы, ускорении разложения растительных остатков и исключении загрязнения окружающей среды.

В связи с этим можно сделать вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критериям изобретения "новизна" и "существенное отличие".

Способ осуществляется следующим образом.

На орошаемом участке, до и после вегетационного периода, измельчают надземную часть культурной и естественной растительности и с помощью зяблевой и осенней вспашек погребают их в почву, а затем проводят посев и полив сельскохозяйственных культур.

После каждого вегетационного полива, путем подсоса из дневной поверхности теплого воздуха, повышают температуру нижних слоев почвы и содержание свободного воздушного азота в ее порах.

Этот способ может быть осуществлен специально разработанным устройством (на которое одновременно с этой заявкой подана отдельная заявка на изобретение), содержавшим трубу с замком и фильтром на конце, устье которой подсоединено к водо- и воздуховсасывающему устройству, например к водокольцевому насосу.

На чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа, продольный разрез.

Устройство, осуществляющее предлагаемый способ, содержит трубу 1 с фильтром 2 на конце, над которым установлены воздухонепроницаемый кольцевой диск 3, бетонный замок 4 и водо- и воздуховсасывающее устройство (водокольцевой насос) 5.

Устройство работает следующим образом.

Водокольцевой насос 5 из трубы 1 всасывает воздух, создавая в ней разряжение, за счет которого сначала из почвенной среды, а затем из дневной поверхности через фильтр 2 подсасывается воздух. По мере продолжения откачки воздуха из трубы 1 в нижние слои почвы поступает теплый воздух из поверхности почвы, содержащий азот.

Благодаря кольцевому диску 3 и замку 4 предотвращается прямое подсасывание воздуха из узкой зоны, прилегающей к боковой поверхности трубы 1. Поэтому увеличивается радиус влияния устройства и тем самым повышается обслуживаемая им площадь.

Предлагаемый способ позволяет за короткое время повысить и восстановить плодородие не только верхних, но и более глубоких слоев почвы, увеличить урожайность сельскохозяйственных культур, обеспечить рассоление засоленных почв, отказаться от чрезмерного применения химических удобрений и тем самым получить экологически чистую сельскохозяйственную продукцию.

Экономическую эффективность предлагаемого способа, по сравнению с прототипом, можно рассчитать по приросту урожая и по прямым устраненным затратам на внесение в почву химических удобрений по зависимости:

Э=ΔУЦ-З,

где ΔУ - прирост урожая, ц/га;

Ц - закупочная цена 1 центнера сельскохозяйственной продукции, евро;

З - удельные затраты, связанные с осуществлением способа, евро/га.

По опытным данным чистый прирост урожая хлопчатника составляет 3-6 ц/га. Закупочная цена 1 центнера хлопка-сырца составляет более 100 евро.

Удельные затраты на осуществление способа по нормированным материалам не превышают 4-10 евро/га (одно устройство обслуживает 70-150 га. Для бурения и оборудования одного устройство требуется средств не более 400-900 евро).

Согласно этим данным удельный годовой экономический эффект от применения способа составляет [Э-5⋅100-10]=490 евро/га.

В Азербайджане возделывается хлопчатник на площади более 300 тыс. га. Тогда суммарный годовой экономический эффект от предлагаемого способа получается в размере 150 млн евро.