СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СМЕСИ ТАБАЧНОЙ ПЫЛИ И САХАРНОГО ДЕФЕКАТА Российский патент 2021 года по МПК A01C21/00 A24B15/00 C05G3/00 

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 и утилизации отходов табачной промышленности и свеклосахарного производства.

Процесс производства курительных изделий на табачных фабриках неизбежно связан с образованием больших объемов табачных отходов, из которых до 80% приходится на невозвратный отход - табачную пыль с содержанием минеральных примесей. Табачная пыль относится к 3 классу опасности (умеренно опасное вещество) и ее утилизацию производят только на специальных полигонах. Однако, есть способы вовлечения табачной пыли в хозяйственный оборот, при которых она будет быть доводится до состояния нетоксичного отхода. Предлагаются бесполигонные методы утилизации табачной пыли, а именно в качестве органического удобрения.

В свеклосахарном производстве существует проблема образования и накопления отходов в виде фильтрационного осадка - сахарного дефеката, общий выход которого составляет 10-12% от массы переработанной свеклы. В настоящее время отходы выводят в отвалы очистных сооружений сахарных заводов, где они являются экологическими загрязнителями окружающей среды. Однако отходы свеклосахарного производства при возвращении в почву могут служить источником ценных питательных и минеральных веществ, позволяющих повысить плодородие почвы и урожайность культур.

Целесообразность применения табачной пыли в качестве органического удобрения обусловлена ее составом, куда входят органические составляющие и питательные элементы: азот (1,84-2,3%), фосфор (0,24-0,37%) и калий (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.

Применение отхода сахарной промышленности - сахарного дефеката в качестве удобрения также очевидно. В зависимости от разновидности сырья и производства в основном в сухом дефекате (при влажности 25-30%) содержится: известь - 60-70%, органические вещества - 10-15%, азот - 0,2-0,7%, фосфорная кислота - 0,2-0,9%, калий - 0,5-1%, незначительное количество серы, магния и микроэлементов.

С целью улучшения условий' минерального питания растений предложен способ внесения дефеката как в чистом виде в дозе 2 т/га, так и совместно с минеральными удобрения. Способ, на фоне повышения агрохимических свойств почвы, способствует увеличению урожайности яровой пшеницы и кукурузы на 47 и 68%, а также улучшению их качественных показателей (Сарыкин В.Н., Заруднев Ю.И., Храмкова Т.Д. Утилизация отходов сахарного производства // Агрохимический вестник, 2012. - №3. - С. 37-39).

Известен способ (Патент РФ 2453521, опуб. 20.06.12 г., Б. №17) использования отходов сахарного производства в зерносвекловичных севооборотах в качестве улучшения питания сельскохозяйственных культур, защиты растений от фитопатогенных микроорганизмов, уменьшения потерь сельхозпродукции при хранении и утилизации отходов сахарного производства. Способ предусматривает смешивание свекловичного жома и дефеката путем их распределения по поверхности почвы в соотношении (1-2):(1-1,5), обеспечивающем рН получаемой смеси - 6,8-7,0, в количестве 12-20 т/га, затем обработку смеси культурой Trichoderma viride, штамм 98 или 838, с нормой внесения 5 л/га и равномерную заделку в почву на глубину 7-10 см. Обеспечивается создание благоприятного фитосанитарного состояния и повышение плодородия почв в зерносвекловичном севообороте.

Совместное внесение свекловичного жома в дозе 150 т/га и дефеката 10 т/га обеспечивает оптимизацию почвенных условий (улучшение агрохимических свойств и ее биологической активности) для возделывания яровой пшеницы и повышению ее урожайности на 14,6 ц/га (Гурин А.Г., Гнеушева В.В. Изменение агрохимических свойств почвы и ее биологической активности при использовании отходов сахарного производства на посевах яровой пшеницы // Вестник аграрной науки, 2018. - №1 (70). С. 3-7).

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 данного способа является неполное разложение пыли на безопасные компоненты для окружающей среды при недостаточном увлажнении при применении максимальной дозы (8 т/га) табачной пыли, т.е. при небольшом количестве осадков в отведенный весенний период перед посевом или посадкой сельскохозяйственной культуры. Поэтому возникла необходимость ускорить процесс разложения табачной пыли до нетоксичного отхода применив для этого смешивание с компонентами, которые будут являться деструкторами.

Известно применение табачной пыли совместно с виноградным жомом и с отходами, полученными при производстве оливкового масла. Никотин в табачной пыли при этом способе компостирования полностью разлагался. В конечных компостах общее содержание органического углерода (С) и отношение С : N уменьшались, тогда как содержание общих N, Р и K увеличивалось Nur Okur. Evolution of enzyme activities during composting of tobacco waste // Waste Management & Research, 2011 -№29(11). - P. 1124-1133).

Известен способ повышения плодородия почв с использованием табачной пыли и птичьего помета (Патент РФ 2710727, опубл. 10.01.2020 г., Б. №1), включающий равномерное распределение по поверхности почвы отходов табачного производства в дозе 2-8 т/га. Для ускоренного разложения в указанном диапазоне доз табачную пыль обрабатывают раствором птичьего помета, приготовленного из расчета 3 т/га помета предварительно ферментированного микробиологическим препаратом «Байкал М1», разведенного в воде объемом 10000-15000 л/га, тщательно перемешивают, готовый раствор равномерно наносят на обрабатываемую площадь и заделывают в почву с помощью дисков на глубину 5-10 см. Недостатком способа является только его высокая затратность. Способ взят за прототип.

Целью предлагаемого изобретения является использование смеси табачной пыли и сахарного дефеката в качестве органического удобрения для повышения плодородия почвы, ее оздоровления, увеличения урожайности сельскохозяйственных культур и безопасной утилизации отходов табачного производства и сахарной промышленности.

Техническим результатом является полное разложение табачной пыли за короткий срок за счет применения сахарного дефеката, являющегося биодеструктором, повышение плодородия почвы за счет увеличения содержания подвижных форм основных питательных элементов и биологической активности, снижение патогенных микромицетов.

Технический результат достигается тем, что способ включает равномерное распределение по поверхности почвы табачной пыли, равномерное нанесение на обработанную площадь компонента, ускоряющего разложение табачной пыли и заделывание в почву с помощью дисков на глубину 5-10 см за месяц до предполагаемого посева или посадки сельскохозяйственных культур, согласно изобретению, доза табачной пыли составляет 5-8 т/га, а в качестве компонента для ее разложения применяют сахарный дефекат в дозе 3 т/га.

Внесение в рекомендуемую дозу табачной пыли сахарного дефеката в установленной норме в качестве биодеструктора, позволяет ускорить разложение табачной пыли, увеличив, таким образом, содержание подвижных форм питательных элементов, биологическую активность почвы, проявляемую повышением нитрифицирующей активности, целлюлозоразрующей способности, интенсивности дыхания, снизить плотность микопатогенной инфекции и увеличить урожайность сельскохозяйственных культур.

Способ осуществляют следующим образом. За месяц до предполагаемого посева или высадки сельскохозяйственных культур табачную пыль в дозах 5-8 т/га равномерно распределяют по поверхности почвы, сахарный дефекат на обработанную пылью поверхность вносят в дозе 3 т/га. Табачную пыль и сахарный дефекат вносят отдельно друг от друга с помощью разбрасывателей удобрений. Внесенные отходы заделывают в почву с помощью дисков на глубину 5-10 см.

С целью изучения эффективности способа определяли изменение количества подвижных форм питательных элементов в почве после внесения табачной пыли (ТП) в диапазоне доз 5 и 8 т/га совместно с сахарным дефекатом (СД) в норме 3 т/га в почвенных образцах, отобранных с глубины 0-20 см через 20 суток после внесения отходов и выпадения 53 мм осадков и через 40 суток после внесения отходов и выпадения 125 мм осадков. Контролем в опыте являлась почва без обработки (чернозем выщелоченный с низким содержанием основных форм подвижных питательных элементов (NH₄ - 1,2-1,6 мг, NO₃ - 7,2-7,7 мг, P₂O₅ - 8,1-8,3 мг и K₂O - 16,8-17,1 мг на 100 г почвы), таблица 1. На вариантах с применением табачной пыли и сахарного дефеката за учетный период времени отходы полностью разложились, об этом свидетельствует установленное повышение содержания в почве: аммиачной формы азота на 50-63% на 20 сутки учета и 100-133% на 40 сутки учета; нитратного на 25-33% и 135-169%; подвижного фосфора на 43-48% и 16-25%; калия на 35-61% и 67-65% соответственно (таблица 1). Лучшие результаты получены при увеличенной дозе табачной пыли.

Биологическая активность это основной показатель плодородия почвы и чувствительный агрономический индикатор изменения почвенной среды под воздействием различных агроприемов. Важный процесс, происходящий при этом в почве, это накопление нитратного азота, то есть нитрификационная способность. При внесении в почву табачной пыли и сахарного дефеката усиливается деятельности бактерий, усваивающих минеральные формы азота. Процесс нитрификации в почве проходит в 3-4 раза интенсивнее через 20 суток и в 8-9 раз интенсивнее через 40 суток в сравнении с необработанной почвой (контроль) (таблица 2).

Целлюлоза основной компонент всех растительных остатков, в том числе и табачных и она играет важную роль в почвенных процессах и формировании ее положительных свойств. Разрушение целлюлозы происходит за счет жизнедеятельности целлюлозных микроорганизмов. При осуществлении способа отмечено повышение активности целлюлозоразрушающих микроорганизмов на 50-82% через 20 суток и на 77-120% через 40 суток после внесения в почву табачной пыли и сахарного дефеката (таблица 2).

Жизненно важный процесс, происходящий в почве - это продуцирование углекислоты или «дыхание». При этом из атмосферы в почву поступает кислород и в результате сложного окислительного распада органических веществ выделяется углекислый газ, являющейся важным источником снабжения растений углеродом. Установлено повышение количества продуцированной CO₂ почвой при осуществлении способа (таблица 2). Интенсивность выделения CO₂ составила 49,5 - 53,2 мг СО₂/100 г. почвы через 20 суток и 30,1-39,3 мг СО₂/100 г. почвы через 40 суток, т.е. значение «дыхания» превышает данные контрольного варианта на 146-165% и 45-89% по учетным суткам, то есть данный процесс снижается.

Биологическая активность почвы зависит не только от численности обитающих в ней микроорганизмов, но и от их видового состава. Установлено влияние смеси ТП и СД на микологический состав почвы. В необработанной почве (контроль) выявлено наибольшее разнообразие видового состава микромицетов. Обнаружены грибы родов Stachybotrys spp., Mucor spp., Alternaria spp. Rhizopus spp., Penicillium spp., и Aspergillus spp.в количестве от 1,0 до 4,0 тыс. КОЕ (колониеобразующих единиц) на 1 г абсолютно сухой почвы (таблица 3).

При применении ТП совместно с СД наблюдается снижение видового разнообразия грибов и количества колоний, что способствует оздоровлению почвы. Создаются благоприятные условия для роста микромицетов - супрессоров рода Trichoderma spp., которые являются факультативными сапротрофами, способными продолжать вегетативный рост и размножение на растительных остатках после гибели растения - хозяина.

Установлено влияние применения способа на урожайность сельскохозяйственных культур на примере кукурузы на зерно (сорт Урванская белая). Определено повышение урожайности при осуществлении способа на 4,26-4,34 т/га, при этом прибавка к урожайности достигла 16-18% (таблица 4).

Осуществление способа с применением установленных доз табачной пыли в пределах 5-8 т/га совместно с сахарным дефекатом в дозе 3 т/га позволяет повысить плодородие почвы за счет увеличения содержания аммиачной формы азота, нитратного азота, подвижного фосфора, доступного калия, интенсивность процесса нитрификации, активность целлюлозоразрушающих микроорганизмов, продуцирование углекислоты почвой, а также снизить количество микопатогенной инфекции, увеличить урожайность и решить проблему безопасной утилизации отходов табачной и сахарной промышленности.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает равномерное распределение по поверхности почвы табачной пыли, равномерное нанесение на обработанную площадь компонента, ускоряющего разложение табачной пыли, и заделывание в почву с помощью дисков на глубину 5-10 см за месяц до предполагаемого посева или посадки сельскохозяйственных культур. При этом доза табачной пыли составляет 5-8 т/га, а в качестве компонента для ее разложения применяют сахарный дефекат в дозе 3 т/га. Способ обеспечивает полное разложение табачной пыли за короткий срок за счет применения сахарного дефеката, являющегося биодеструктором, повышение плодородия почвы за счет увеличения содержания подвижных форм основных питательных элементов и биологической активности, снижение патогенных микромицетов. 4 табл.

Способ повышения плодородия почв, включающий равномерное распределение по поверхности почвы табачной пыли, равномерное нанесение на обработанную площадь компонента, ускоряющего разложение табачной пыли, и заделывание в почву с помощью дисков на глубину 5-10 см за месяц до предполагаемого посева или посадки сельскохозяйственных культур, отличающийся тем, что доза табачной пыли составляет 5-8 т/га, а в качестве компонента для ее разложения применяют сахарный дефекат в дозе 3 т/га.