СОСТАВ ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ КИСЛЫХ ПОЧВ Российский патент 2021 года по МПК C05D3/02 C05F11/02 C05G1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для выращивания зерновых и пропашных культур на кислых почвах.

Известно удобрение для кислых почв черноземной зоны (Шиян П.Н. и др. Новое известковое удобрение. - Журнал "Сахарная свекла". - Колос, N 6, 1993, с.13), содержащее 84-90 мас. % карбоната кальция, находящегося в мелкодисперсной форме со средними размерами частиц 17 мкм.

Недостатком известкового удобрения является необходимость обеспечения тонкого помола, кроме того, мелкодисперсная структура карбоната кальция обеспечивает высокую начальную скорость взаимодействия с почвой только на начальных этапах севооборота.

Известно известковое удобрение (патент RU №2078067, опубл. 24.07.1997), для зерновых и пропашных сельскохозяйственных культур, которое включает в качестве мелиоранта известняковую муку и в качестве дополнительного мелиоранта карбонат кальция.

Недостатком является подверженность воздействию атмосферных осадков предложенного состава в теплое время года, так как известняковая мука превращается в тестообразную мягкую массу и теряет сыпучесть, а при последующем высыхании цементируется и становится непригодной для внесения в почву.

Известно известковое удобрение, преимущественно для кислых почв и осолодевающих солонцовых почв, (патент RU№2446133 опубл. 27.03.2012)представляющее собой мелиорант в виде содержащего карбоната кальция дефекат, представляющий собой фильтрационный осадок свеклосахарного производства, отличающееся тем, что в качестве мелиоранта использован дефекат химической формулы CaCO₃+MgCO₃ в виде рассыпчатого порошка с фракцией до 5,0 мм и 45 мас. % и с содержанием органического вещества 20 мас. % при влажности 20%.

Недостатком известкового удобрения является многокомпонентность, необходимостью предварительной сушки сырья, а также избыточное накопление в процессе производства отхода крупностью более 5 мм.

Известно органоминеральное удобрение-мелиорант (патент RU № 2115641, опубл. 20.07.1998), содержащее смесь торфа и сапропеля, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит цеолитовый туф с размером частиц 1, - 5,0 мм, известковую муку и хитин либо его производные или хитозан либо его производные.

Недостатками органоминерального удобрения-мелиоранта являются сложность технологического процесса производства состава; многокомпонентность состава.

Известно известковое удобрение для кислых почв(патент RU № 2684598, опубл. 09.04.2019) принятый за прототип, представляющее собой мелиорант в виде известь содержащего отхода глиноземного производства, где в качестве мелиоранта используют пыль 1-3 полей электрофильтра печей спекания глиноземного производства в виде тонкодисперсного порошка с фракцией менее 20 мкм.

Недостатком является ограниченность использования данного состава ввиду специфики получения данной пыли, а также неоднородный состав и экологическая опасность компонентов.

Техническим результатом является снижение кислотности почв и утилизация доступного отхода с возможностью его полезного использования в сельском хозяйстве.

Технический результат достигается тем, что в качестве мелиоранта используют известняковый щебень фракции от 8 до 25 мм равномерно перемешанный с торфом и кислой почвой, при следующем массовом соотношении компонентов, % мас.:

Известняковый щебень фракции 8-25 мм 13-32 Торф 8-12 Кислая почва остальное

Заявляемый состав для нейтрализации кислых почв, включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие, % мас.:

Известняковый щебень фракции 8-25 мм 13-32 Торф 8-12 Кислая почва остальное,

характеризуется показателем рН от 5 до 6.

Для данного состава применяется торф, содержащий не менее 75% органики. Массовая доля влаги - не более 65%. За счет содержания растительных волокон торф способствует улучшению аэрации и водопроницаемости грунта. Торф вносится для придания грунту пористости, питательности, воздухо- и влагоемкости.

Известняковый щебень фракции 8-25 мм является побочным продуктом предприятий по добыче строительных материалов, где известняковый щебень сортируется по 3 фракциям: 60-100 мм, 25-60 мм и 8-25 мм. Более крупные фракции являются ценным сырьем на строительном рынке, а фракция 8-25 мм классифицируется на предприятиях как отход.

Для определения допустимого внесения известнякового щебня фракции от 8 до 25 мм в почву в агрохимических целях был произведен анализ известнякового щебня фракции от 8 до 25 мм, в том числе на содержание тяжелых металлов, валовое содержание и содержание подвижных форм.

Результаты анализа представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Содержание металлов в известняковом щебне фракции от 8 до 25 мм

Показатель Массовая доля мг/кг ОДК [ГН 2.1.7.2511-09], мг/кг ПДК [ГН 2.1.7.2041-06], мг/кг Валовое содержание Содержание подвижных форм Cd 0,74 н/о 1 - Mn 23 н/о 1500 - Cu 0,47 0,16 66 3 Zn 1,2 0,018 110 23 Pb менее 0,1 менее 0,01 32 6 Ni 1,2 0,048 40 4 As менее 0,1 н/о 2 - V 2,1 н/о 150 - Sb менее 0,1 н/о 4,5 - Со н/о 0,104 - 5 Cr н/о 0,021 - 6

Исходя из результатов анализа, можно сделать вывод, что ни один показатель не превышает установленных норм, следовательно, данный известняковый щебень фракции от 8 до 25 мм при внесении в почву не окажет негативного влияния.

Безопасность применения данного вида отходов подтверждает тот факт, что по данным паспорта безопасности химической продукции удельная активность естественных радионуклидов данного известнякового щебня фракции от 8 до 25 мм соответствует 1 классу, не более 370 Бк/кг, строительных материалов. Следовательно, данный известняковый щебень фракции от 8 до 25 мм может использоваться без ограничений по радиационному фактору.

Основной характеристикой эффективности использования мелиоранта для кислых почв является его нейтрализующая способность.

В известняковом щебне фракции от 8 до 25 мм в качестве нейтрализатора будут выступать СаСО₃,MgCO₃. Состав известнякового щебня фракции от 8 до 25 мм представлен на таблице 2.

Таблица 2 - состав известнякового щебня фракции от 8 до 25 мм

Соединение % мас. CaCO₃, не менее 95,0 -97,0 SiO₂, не более 3,0 - 5,0 Al₂O₃+Fe₂O₃, не более 1,5 - 2,0 MgCO₃, не более 0,5 - 3,0 CaSO₄, не более 0,15-0,3 S, не более 0,06 P, не более 0,06

Эффективность предлагаемого состава доказана лабораторными испытаниями. В ходе лабораторного анализа в Центре коллективного пользования Горного университета было установлено, что используемые составы обладают нейтрализующей способностью 97,08%.Определение нейтрализующей способности производилось методом обратного титрования, при котором исследуемый образец растворялся в избытке стандартного раствора соляной кислоты, а далее прореагировавший раствор оттитровывался стандартным раствором щелочи.Содержание нейтрализующих агентов эквивалентно кислоте, вступившей в реакцию, и равно разности начального и конечного содержания соляной кислоты в растворе.

Полученное значение нейтрализующей способности указывает на то, что 97,08% массы известнякового щебня фракции 8-25 мм может вступить в реакцию нейтрализации. Кроме этого стоит отметить, что значение нейтрализующей способности известнякового щебня фракции 8-25 мм соответствует содержанию CaCO₃ и MgCO₃ (в пересчете на CaCO₃), следовательно, в реакцию нейтрализации CaCO₃ и MgCO₃ вступают полностью.

В качестве тест-культуры выбраны однолетняя культура горох овощной Pisumsativum (Горох Амброзия) и многолетняя культура газонная трава Loliumperenne (Райграс пастбищный).

Для эксперимента была использована кислая с переходом в слабокислую pH 5,3 дерново-подзолистая почва Курортного района г.Санкт-Петербурга и верховой торф с месторождения Ленинградской области.

Помимо учета содержания металлов, рассчитывалась доза внесения известнякового щебня фракции 8-25 мм по гидролитической кислотности почвы, то есть, определялась масса известнякового щебня фракции 8-25 мм, которую необходимо внести для нейтрализации кислотности.

По результатам расчета доза внесения известнякового щебня фракции 8-25 мм составила 15,5 т/га в смеси с торфом и кислой почвы при однородном смешивании на глубину 30 см.

Состав готовится следующим образом: известняковый щебень фракции 8-25 мм равномерно смешивается в типовых смесителях с торфом, после чего полученная смесь перемешивается до однородного состояния с кислой почвой в типовых смесителях и вносится на глубину до 30 см ручным способом.

Эффективность применения состава была доказана лабораторными исследованиями в аккредитованном Центре коллективного пользования Санкт-Петербургского горного университета и подтверждается следующими примерами.

Пример №1. Для нейтрализации кислых почв в лабораторных условиях на площади 10 м. кв. происходит однородное смешивание на глубину 30 см кислой почвы, 9,5 кг торфа и 15,5 кг известнякового щебня фракции 8-25 мм, при условии, что рН почвы от 5 до 5,5. Высаживают однолетние и многолетние культуры. Затем проводят измерения всхожести высоту растений.

Пример №2. Для нейтрализации кислых почв в натурных условиях на площади 15 000 м. кв. происходит однородное смешивание на глубину 30 см кислой почвы, 4 218 кг торфа и 11 250 кг известнякового щебня фракции 8-25 мм, при условии, что рН почвы 5,5-6.

Дополнительно было создано 8 экспериментальных площадок: 2 фоновых, 3 для многолетних растений и 3 для однолетних растений с различным соотношением состава смеси.

В течение эксперимента замерялись показатели всхожести и средней высоты аэральной части растений, по которым можно судить об эффективности использования смеси в качестве нейтрализатора кислотности почвы.

Результаты эксперимента представлены в таблицах 3 и 4.

Таблица 3 - Всхожесть и средняя высота Pisumsativum в модельных образцах

Модельный образец Известняковый щебень фракции 8-25 мм Торф Кислая почва Всхожесть (7 суток) Средняя высота (по сравнению с контролем) Масс % % д.е Контроль 0 0 100 80 1 1 13 8 79 84 1,26 2 25 10 65 90 1,11 3 32 12 56 84 1,08 4 5 20 80 75 - 1,1

Таблица 4 - Всхожесть и средняя высота Loliumperenne в модельных образцах

Модельный образец Известняковый щебень фракции 8-25 мм Торф Кислая почва Всхожесть (7 суток) Средняя высота (по сравнению с контролем) Масс % % д.е Контроль 0 0 100 29 1 1 13 8 79 41 1,11 2 25 10 65 36 -1,1 3 32 12 56 34 1,18 4 5 20 80 25 -1,2

Использование смеси известнякового щебня фракции 8-25 мм, торфа и кислой почвы способствует снижению кислотности почвы, что подтверждается положительным воздействием на рост и развитие растений, на примере Pisumsativum и Loliumperenne. Данная смесь может быть использована в сельском хозяйстве и при проведении биологического этапа рекультивации нарушенных земель.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Состав для нейтрализации кислых почв включает мелиорант в виде известьсодержащего отхода производства, причем в качестве мелиоранта используют известняковый щебень фракции от 8 до 25 мм, равномерно перемешанный с торфом и кислой почвой. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет снизить кислотность почв и утилизировать доступный отход с возможностью его полезного использования в сельском хозяйстве. 4 табл., 2 пр.

Состав для нейтрализации кислых почв, включающий мелиорант в виде известьсодержащего отхода производства, отличающийся тем, что в качестве мелиоранта используют известняковый щебень фракции от 8 до 25 мм, равномерно перемешанный с торфом и кислой почвой, при следующем массовом соотношении компонентов, % мас.:

Известняковый щебень фракции 8-25 мм 13-32 Торф 8-12 Кислая почва остальное