Вещество для повышения плодородия чернозема выщелоченного и способ его применения Российский патент 2022 года по МПК A01C21/00 C09K17/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к веществу в состав которого входят определенные пропорции известняка-ракушечника, апатита, фосфогипса и концентрата марганцевой руды, и может быть использовано для повышения плодородия чернозема выщелоченного путем совместного внесения данных компонентов.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно вещество по способу для повышения плодородия почвы путем внесения в нее удобрений, содержащих микро- и макропитательные вещества, при этом в качестве удобрений используют отходы фосфоритно-апатитной добывающей промышленности, которые вносят на поверхность почвы с последующей обработкой их кислотой, преимущественно серной, выдержкой в течение 15-20 дней и заделкой в почву (см. а.с. SU №1064892, МПК А01С 21/00, С05В 11/00, опубл. 07.01.1984 г.).

Недостатком данного вещества является его невысокая эффективность.

Известно вещество по способу для химической мелиорации солонцовых почв, содержащий фосфогипс, при этом он дополнительно содержит полифосфат аммония и воду при следующем соотношении компонентов, мас. %:

(см. а.с. SU №1504242, МПК C09K 17/00, опубл. 30.08.1989 г.). Недостатком данного состава является невысокая мелиоративная эффективность, невысокая урожайность.

Известно вещество по способу для повышения плодородии почвы путем внесения в нее веществ фосфорсодержащего сырья совместно с подкисляющей добавкой, при этом в качестве фосфорсодержащего сырья используют фосфоритную муку, а подкисляющей добавки - фосфогипс при соотношении компонентов в физическом весе 1:1 (см. пат. RU №2178964, МПК А01С 21/00, опубл. 10.02.2002 г.).

Недостатком данного вещества является низкое содержание макро- и микроэлементов, а, следовательно, невысокая урожайность.

Известно вещество по способу для повышения плодородии почвы путем внесения фосфогипса, в чернозем обыкновенный карбонатный южноевропейской фации северной зоны Краснодарского края при дозе 20 т/га, что позволило увеличить урожайность подсолнечника до 5,73 т/га, а кукурузы на зерно до 12,44 т/га, что значительно выше, чем в контрольном варианте (соответственно 4,65, 10,72 т/га, HCPO₅, соответственно 0,47, 0,98 т/га) (см. Мищенко Н.А. Эколого-рекреационный рециклинг фосфогипса в черноземе на примере Краснодарского края / Н.А. Мищенко. Е.В. Громыко, В.П. Калиниченко, В.В. Черненко, С.В. Ларин // Плодородие. - 2009 - №6 (51). - с. 25-26.

Недостатком данного вещества является недостаточное содержание в почве цинка, кобальта, молибдена, меди и марганца, что снижает урожайность сельскохозяйственных культур.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является вещество по способу для повышения плодородия почвы путем совместного внесения фосфогипса и концентрата цинковой руды при соотношении компонентов фосфогипс - 12 т/га + концентрат цинковой руды 0,1 т/га (см. пат. RU №2630478, МПК А01С 21/00, опубл. 01,11,2018 г.).

Недостатком данного вещества является недостаточное содержание в почве кобальта, молибдена, меди и марганца, что снижает урожайность сельскохозяйственных культур.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей предлагаемого изобретения является разработка вещества для повышения плодородия почвы и способа его внесения, обладающего достаточным содержанием подвижного фосфора, калия, серы, исключающего дефицит микроэлементов, таких как марганец, молибден, кобальт, цинк и медь, повышающего плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур.

Технический результат достигается с помощью мелиоранта в состав которого входят компоненты при следующем соотношении в т/га:

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ И ИНЫХ МАТЕРИАЛОВ

На фиг. 1 - Таблица урожайности озимой пшеницы

На фиг. 2 - Схема заделки первой половины дозы горных пород.

На фиг. 3 - Схема заделки второй половины дозы горных пород.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Примеры конкретного мелиоранта для повышения плодородия чернозема выщелоченного и способов его внесения.

Пример 1. Место проведения исследований - опытная станция Ставропольского государственного аграрного университета (СтГАУ). Объектом исследований являлся чернозем выщелоченный мощный малогумусный тяжелосуглинистый на лессовидном суглинке. В Ставропольском крае он занимает территорию, приуроченную к Ставропольской возвышенности и левому берегу реки Кубань, и имеет сходные параметры состава и свойств с аналогичными почвами Краснодарского края. Черноземы выщелоченные находятся на определенной ступени минеральной деградации. Многие щелочные и щелочно-земельные элементы вымыты и удалены из почвенного профиля. Реакция среды уже кислая или слабо-кислая на почвах, образованных на щелочных лессовидных суглинках. Минеральный состав материнской породы и почвы отличаются по многим параметрам (см. Куприченков М.Т. Земельные ресурсы ставропольского края и их плодородие. / М.Т. Куприченков, Т.Н. Антонова и др. - Ставрополь, 2002. - 320 с/. Основными недостатками черноземов выщелоченных являются низкое или близкое к низкому содержание подвижного фосфора 15-17 мг/кг, калия 180-210 мг/кг, серы 3,0-4,0 мг/кг и дефицит микроэлементов, таких как марганец, молибден, кобальт, цинк и медь. Кроме того, в отсутствие свободного кальция почвы обладают высокой степенью слитости (плотность в летний период составляет более 1,5 г/см), бесструктурны, в сухой период покрываются глубокими и широкими вертикальными трещинами.

Апробация мелиоранта для повышения плодородия почвы проводилось на опытных делянках: размер делянки - 3,6×15 м, площадь опытной делянки - 54 м², учетная площадь делянки - 37,5 м², площадь опыта - 1944 м².

Осуществлялось отдельное и совместное единовременное внесение пород.

1 - контроль

2 - известняк.-ракушечник. 12 т/га + апатит 3 т/га + фосфогипс.12 т/га

3 - известняк.-ракушечник. 12 т/га + апатит 3 т/га + фосфогипс.12 т/га + концентрат марганцевой руды 0,15 т/га.

повторность 3-х кратная.

В чернозем выщелоченный вносят известняк-ракушечник, апатит, фосфогипс и концентрат марганцевой руды, причем внесение мелиорантов производят дробно, половину дозы горных пород и концентрата марганцевой руды вносят на стерню, боронуют, например, БДТ-7 на глубину 5 см с последующей отвальной пахотой на глубину 15 см (фиг. 2), затем вносят вторую половину дозы мелиоранта и проводят повторное боронование БДТ-7 на глубину 5 см (фиг. 3), при следующем соотношении компонентов в т/га:

Результат: урожайность и прибавка урожайности - невысокая.

Пример 2. Проводят аналогично примера 1, но боронование и соотношение компонентов берут следующее: в чернозем выщелоченный вносят известняк-ракушечник, апатит, фосфогипс и концентрат марганцевой руды, причем внесение мелиорантов производят дробно, половину дозы горных пород и концентрата марганцевой руды вносят на стерню, боронуют на глубину 10 см с последующей отвальной пахотой на глубину 20 см (фиг. 2), затем вносят вторую половину дозы мелиоранта и проводят повторное боронование на глубину 10 см (фиг. 3), при следующем соотношении компонентов в т/га:

Результат: урожайность и прибавка урожайности - высокая (см. фиг. 1).

Пример 3. Проводят аналогично примера 1, но боронование и соотношение компонентов берут следующее: в чернозем выщелоченный вносят известняк-ракушечник, апатит, фосфогипс и концентрат марганцевой руды, причем внесение мелиорантов производят также дробно, половину дозы горных пород и концентрата марганцевой руды вносят на поверхность почвы, боронуют на глубину 12 см с последующей отвальной пахотой на глубину 25 см (фиг. 2), затем вносят вторую половину дозы мелиоранта и проводят повторное боронование на глубину 12 см (фиг. 3), при следующем соотношении компонентов в т/га:

Результат: урожайность и прибавка урожайности - высокая (см. табл., фиг. 1).

Пример 4. Проводят аналогично примера 1, но боронование и соотношение компонентов берут следующее: в чернозем выщелоченный вносят известняк-ракушечник, апатит, фосфогипс и концентрат марганцевой руды, причем внесение мелиорантов производят также дробно, половину дозы горных пород и концентрата марганцевой руды вносят на стерню, боронуют на глубину 12 см с последующей отвальной пахотой на глубину 25 см (фиг. 2), затем вносят вторую половину дозы мелиоранта и проводят повторное боронование на глубину 12 см (фиг. 2), при следующем соотношении компонентов в т/га:

Результат: урожайность и прибавка урожайности - высокая, но значительно повысилась себестоимость (фиг. 3).

Таким образом, наиболее оптимальными являются примеры 2 и 3. Вносимый мелиорант богат по химическому составу и может служить основой для реминерализации исследуемых почв.

Основными недостатками черноземов выщелоченных является низкое содержание фосфора, калия, кальция, серы и микроэлементов, таких как марганец, молибден, кобальт, цинк и медь, причем недостаток фосфора обусловлен низким содержанием минералов класса фосфатов, недостаток серы и калия обусловлен разрушением первичных минералов и их выносом при почвообразовании в низлежащие горизонты, как правило, скопление j гипса находятся на глубине около 2-х метров и более. Недостаток подвижных форм микроэлементов связан и их низким валовым содержанием в породе и интенсивным выносом из почвы, поэтому в почву вносят фосфогипс для устранения дефицита серы и кальция, а концентрат цинковой руды вносят для устранения дефицита цинка, при этом фосфогипс - это продукт химической переработки апатитового концентрата. Его получают путем орошения апатита серной кислотой, полученная фосфорная кислота идет на приготовление фосфорных удобрений, а фосфогипс идет в отвал, при этом он содержит 20-22% Са; 1,4% Mg; 3,4% P₂O₅; 20,2% S; 0,17-0,20% F; 0,1% В; 1% Mn; 0,01% Cu; 0,05% Zn; 0,03% Со; 0,05% Мо.

Известняк-ракушечник является биогенной осадочной горной породой, которая содержит в основном 36-37% Са; 0,48% Mg; 0,24% Р₂О₅, а также примеси алюминия, железа, калия, марганца, кобальта, молибдена, цинка и ряда других микроэлементов.

Апатитовый концентрат является продуктом флотации апатит-нефелиновой породы, используемой в промышленности для получения фосфорных удобрений. Он содержит до 42,3% Р₂О₅, 55,5% СаО, а также калий, кремнезем, алюминий, молибден и другие микроэлементы.

Концентрат марганцевой руды содержит около 50% марганца и примеси кобальта, цинка, меди и молибдена.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- повышение плодородия почвы;

- повышение урожайности сельскохозяйственных культур; -экологическая чистота использования удобрения, являющегося горной породой.

Мелиорант для повышения плодородия почвы содержит известняк-; ракушечник, апатит, фосфогипс, а также в почву дополнительно вносят; концентрат марганцевой руды, причем внесение мелиоранта производят дробно, половину дозы вносят на стерню, боронуют на глубину 10-12 см с последующей отвальной пахотой на глубину 20-25 см (фиг. 2), затем вносят вторую половину дозы мелиоранта и проводят повторное боронование на глубину 10-12 см (фиг. 3), при следующем соотношении компонентов в т/га:

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

1. Внесение меньших доз концентрата марганцевой руды экономически менее затратно, чем внесение цинкового концентрата.

2. Применение концентрата марганцевой руды значительно повышает содержание подвижных форм марганца в почве.

3. Более высокий показатель урожайности, чем при совместном внесении фосфогипса 12 т/га и концентрата цинковой руды.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к веществам для улучшения состояния почвы. Мелиорант для повышения плодородия чернозема выщелоченного содержит фосфогипс, известняк-ракушечник, апатит и концентрат марганцевой руды в следующем соотношении исходных компонентов (т/га): известняк-ракушечник 11,5-12,5, апатит 2,5-3,5, фосфогипс 11,5-12,5, концентрат марганцевой руды 0,13-0,17. Мелиорант вносят дробно, половину дозы вносят на стерню, боронуют на глубину 10-12 см с последующей отвальной пахотой на глубину 20-25 см, затем вносят вторую половину дозы и проводят повторное боронование на глубину 10-12 см. Предлагаемый мелиорант способствует восстановлению и повышению плодородия чернозема выщелоченного, обеспечивая тем самым повышение урожайности сельскохозяйственных культур. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 пр.

1. Мелиорант для повышения плодородия чернозема выщелоченного, содержащий фосфогипс, отличающийся тем, что содержит известняк-ракушечник, апатит и концентрат марганцевой руды в следующем соотношении исходных компонентов (т/га):

известняк-ракушечник 11,5-12,5 апатит 2,5-3,5 фосфогипс 11,5-12,5 концентрат марганцевой руды 0,13-0,17

2. Мелиорант по п.1, отличающийся тем, что его вносят дробно, половину дозы вносят на стерню, боронуют на глубину 10-12 см с последующей отвальной пахотой на глубину 20-25 см, затем вносят вторую половину дозы и проводят повторное боронование на глубину 10-12 см.