СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДЕФЕКАТА САХАРНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПРИ ВЫРАЩИВАНИИ ЯРОВОГО РАПСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ Российский патент 2023 года по МПК C05F5/00 A01G22/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при переработке отходов сахарной промышленности и возделывания ярового рапса с применением минеральных удобрений, и повышения плодородия почвы.

Для расширения воспроизводства почвенного плодородия необходима система целенаправленных мелиоративных и агротехнических действий, способствующих гумусообразованию и устойчивому накоплению гумуса как источника потенциальной энергии. Увеличение запаса органического вещества с применением минеральных удобрений в почве повышает ее потенциальную энергию, которая полностью реализуется в виде урожая сельскохозяйственных растений.

В результате переработки сахарной свеклы образуются в больших количествах несколько видов отходов. Отходы дефеката сахарного производства хранятся в виде отвалов, размеры которых достигают 300-400 м в длину, 25-30 м в ширину и 15-20 м в высоту. Такие свалки отходов занимают большие площади, ухудшают свойства атмосферного воздуха и грунтовых вод на прилегающей территории.

В последние годы и в связи с импортозамещением в России значительно увеличивается производство свекловичного сахара. Так, в 2021 году его было произведено на 120 тонн больше, чем в 2020 году, а значит, росло и увеличение отходов производства.

Дефекат, учитывая его агрохимические свойства, можно использовать в качестве удобрения. Удобрение содержит органическое вещество, азот, фосфор, калий и другие многочисленные микроэлементы. Осадок после фильтрации на сахарном производстве - это дефекат, который содержит полезные азотистые вещества, фосфорную кислоту и главную составляющую часть - СаСО₃, которая способствует повышению урожайности сельхозкультур, особенно на кислых почвах, к которым относится чернозем выщелочный, кислоты которых нейтрализуются известью. Кроме того, СаСО₃ совместно с гумусом способствует образованию благоприятной мелкокомковатой структуры почвы.

Известен способ получения органоминеральных смесей из жидких отходов спиртового производства, включающий коагуляцию и осаждение органоминеральных веществ, при этом осуществляют коагуляцию и осаждение органоминеральных веществ введением в емкость с жидкими отходами спиртового производства дефеката в количестве от 10 до 100 кг сухого веса на 1 т жидких отходов спиртового производства, а осажденную смесь из органоминеральных веществ откачивают из нижней части емкости (Патент RU №2294318, C05F 5/00, C12F 3/10 от 27.02.2007).

Известен, также, способ приготовления удобрительно-мелиорирующей смеси на основе карбонатного сапропеля, включающий компостирование в буртах смеси промороженного сапропеля, органических отходов и минеральных удобрений NPK, при этом промороженный карбонатный сапропель обрабатывают пероксидом водорода в соотношении 10:1 в пересчете на воздушно-сухое вещество, органические отходы доводят до влажности 60-65%, смешивают с сапропелем в соотношении, обеспечивающем оптимальные значения рН 6,5-7,5, добавляют минеральные удобрения, после чего смесь укладывают в бурт и при перемешивании 1 л раствора на 1 т смеси при ее влажности 60-65%, температуре 22-24°С и оставляют созревать неделю, затем после повторного перемешивания оставляют созревать еще две недели при температуре не выше 30°С (Патент RU №2286321, C05F 7/00, C05F 3/00 от 27.10.2006).

Однако при этом, должны создаваться новые способы для расширенного воспроизводства почвенного плодородия с учетом целенаправленных мелиоративных и агротехнических действий, способствующих накоплению гумуса, как источника потенциальной энергии, а также необходимо учитывать агрохимические свойства дефеката при использовании его в качестве удобрения. Это удобрение содержит органическое вещество, азот, фосфор, калий и многочисленные микроэлементы.

Известен способ получения биогумуса при переработке отходов сахарной промышленности, который осуществляют путем внесения навозного червя в субстрат, включающий свекловичный жом и дефекат в соотношении 1:3 по объему, который под воздействием навозного червя превращается в биогумус, что позволяет обеспечить полную утилизацию свекловичных отходов сахарного производства (Патент RU №2339601, C05F 5/00, А01К 67/033 от 27.11.2008).

Недостатком известного способа является невысокое качество получаемого биогумуса как удобрения и мелиоранта из-за высокой щелочности дефеката (9-10), высокого содержания в нем олиго - и моносахаридов, вызывающих бурное развитие гнилостных бактерий, и невысокого содержания NPK, что не позволяет использовать его непосредственно в качестве удобрения в смеси.

Исследования проводили в виде двух полевых опытов, которые выполняли в условиях опытного поля ЕГУ им. И.А. Бунина Липецкой области в 2019-2021 гг.

Опыт 1 - Определение эффективности при внесении дефеката, осенью, в дозах: 5,5 т/га; 6 т/га; 7 т/га; 8 т/га; 10 т/га и 16,5 т/га. Опыт 2 - Изучение влияния мелиоранта на урожайность ярового рапса, с внесением дефеката в дозе 5,5 т/га; 11 т/га и 16,5 т/га. Дефекат вносили весной и осенью.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Заявленное изобретение направлено на решение следующей задачи - повышение урожайности маслосемян сельскохозяйственной культуры и ее качества, расширенного воспроизводства почвенного плодородия с системой целенаправленных мелиоративных и агротехнических действий, способствующих гумусообразованию и устойчивому накоплению гумуса, как источника потенциальной энергии, а также определения влияния доз дефеката, на микробный комплекс чернозема выщелоченного, что полностью реализуется в виде урожая под посевами ярового рапса.

Задача решается методом подбора доз дефеката совместно с внесением минеральных удобрений под посевами ярового рапса.

Достигается это тем, что в способе применения удобрения на основе дефеката сахарного производства при выращивании ярового рапса с использованием минеральных удобрений, согласно изобретения, дефекат вносят осенью или весной в поверхностный слой почвы (10-20 см), после предшественника озимой пшеницы и используют яровой рапс, при этом вносят дефекат с нормой расхода в дозах от 5,5 т/га до 16,5 т/га, с проведением предпосевной культивации на глубину 3-5 см, далее перед посевом ярового рапса вносят минеральные удобрения в дозе N₁₂₀P₃₅K₃₅; посев ярового рапса проводят на глубину 2-3 см с нормой высева 2,0 млн. шт. /га всхожих семян сплошным рядовым способом, с последующим послепосевным прикатыванием почвы.

Агрохимические показатели использованного дефеката представлены в таблице 1.

Исследования показали, что дефекат может быть отнесен к допустимой по степени загрязнения категории веществ, вносимых в почву.

Дефекат имеет сильно-щелочную среду (рН 8-10) и высокое содержание кальция (до 80%). Для минеральных удобрений в нем необходимо применения достаточного количества элементов питания N₁₂₀P₃₅K₃₅. Кроме того, большое количество олиго - и моносахаридов вызывает бурное развитие гнилостных бактерий. Эти недостатки явились, также, основанием для внесения минеральных веществ и нейтрализации щелочности и устранения условий для гниения.

Устранить вышеуказанные недостатки позволили предложить новый способ применения удобрения под рапс, отмеченный заявителем.

Количественный состав компонентов рассчитывали на основе оптимального количества минеральных удобрений и показателя кислотности рН 6,5-7,5, так как при большей кислотности теряется часть гуминовых веществ в виде подвижной фульвокислоты, угнетается полезная микрофлора и развивается плесневый грибок, поэтому внесение минеральных удобрений в дозе N₁₂₀P₃₅K₃₅ в пересчете на аммиачную селитру, амофоску, сульфат калия, с помощью которых доводили рН до необходимого значения для дефеката используемого в дозах от 5,5 т/га до 16,5 т/га. Исходя из этого, и рассчитывали дозу минеральных удобрений, которую необходимо добавить в (внести) удобрение в виде фона перед посевом ярового рапса.

Определение микробного сообщества определяли весной перед посевом сельскохозяйственных культур.

Количество микроорганизмов в почве определяли посевом на питательные среды при разведении в 10000 и 100000 раз.

Почва опытного участка - чернозем вышелочный, который представляет следующей характеристикой пахотного слоя: Н_г - 5,0 мг/экв на 100 г почвы; рН - 5,3; азот - 56 мг/кг; фосфор - 114,0 мг/кг; калий - 167 мг/кг.

В 2019-2021 гг. за май - август среднесуточная температура воздуха была равна 18,1; 17,9 и 20,0°С, соответственно; сумма осадков - 214,8; 227,0 и 350,4 мм, соответственно; ГТК (по Селянинову) - 0,94; 1,28 и 1,45, соответственно. В целом, погодные условия для развития растений ярового рапса в годы исследований складывались благоприятными.

Осеннее внесение дефеката проводили после дискования МТЗ-1221+БДТ - 7, перед вспашкой МТЗ -1211+ПЛН -5-35.

Весеннее внесение дефеката осуществляли после ранневесеннего боронования МТЗ -82,1+БЗСС - 1,0 и культивации МТЗ-1221+КПЭ - 3,8. Далее посев ярового рапса сорта «Риф» выполняли сеялкой СФС - 2 на глубину заделки семян 2-3 см. Норма высева - 2,0 млн.шт./га. Ежегодно посев рапса проводили 29-30 апреля.

Сорт ярового рапса «Риф» отличается высокой продуктивностью и качеством маслосемян, устойчив к основным болезням. С 2013 года включен в Госреестр охраняемых сортов, допущенных к использованию.

Вносили минеральные удобрения (фон) в дозе N₁₂₀P₃₅K₃₅ в пересчете на действующее вещество, из удобрений применялись аммиачная селитра, амофоска, сульфат калия. Сразу после посева было осуществлено прикатывание всех опытных делянок катками ЗККШ-6, для более тесного контакта семян с почвой.

С целью подтверждения полученных выводов на протяжении трех лет в период вегетации учет и наблюдения проводили на основе «Методики госсортиспытания сельскохозяйственных культур» (1985 г. ). Математическую обработку результатов выполняли по методике Доспехова Б.А. (1985 г. ). Исследования проведены на делянках 30×50 м, а размер учетной - 10×20 м.

В результате проведенных исследований проанализирована численность бактерий грибов в пахотном слое почвы в зависимости от доз внесения дефеката.

Почвенные микроорганизмы по-разному реагируют на изменения кислотности почвы. Так, известно, что в сильнокислой почвенной среде встречается большое количество возбудителей и болезней растений. А полезная микрофлора, в том числе и грибы лучше развиваются в нейтральной или слабощелочной среде.

Именно почвенные бактерии являются индикаторами, которые очень чутко реагируют на любые изменения в почве.

Установлено, что с внесением удобрения содержание бактерий увеличивалось. Так, на контрольном варианте в пахотном слое почвы их отмечалось в количестве 3,21 млн.шт./г абсолютно сухой почвы. На варианте с внесением 5,5 т/га количество бактерий превышало контроль на 55%. Максимального значения данный показатель достигал на варианте с внесением 10 т/га дефеката, где количество бактерий превышало контроль на 84%. Отношение доз цеолита к численности бактерий в почве характеризовалась высоким коэффициентом корреляции (r=0,98), что указывает на сильную зависимость между данными показателями (фиг. 1). Уравнение линейной регрессии имело вид у=3,4056+0,2675х, это говорит о том, что с увеличением дозы дефеката будет увеличиваться содержание бактерий на 0,2675 млн.шт./га абсолютно сухой почвы.

Внесение дефеката, снижало кислотность почвы и, как следствие, способствовало увеличению количества грибов в почве (фиг. 2).

Так, с увеличением доз органического удобрения содержание грибов в почве увеличивалось и варьировало в пределах от 351,1 до 490,3 тыс.шт./г.Минимальное их количество отмечалось на контроле - 35,1, а максимальное на варианте с внесением 10 т/га - 49,3 тыс.шт./г абсолютно сухой почвы.

Установлено, что даже небольшая доза дефеката увеличивала долю грибов в почве, что стимулирует восстановление биогенных процессов в почве, представлены в таблице 2.

Коэффициент корреляции между численностью грибов и дозами дефеката составлял r=0,99, а уравнение регрессии имело вид у=34,7413+1,5691х. Следовательно, с увеличением дозы дефеката число грибов увеличивалось на 1,5691 тыс.шт./г абсолютно сухой почвы.

Количество в почве грибов и бактерий в зависимости от доз дефеката можно представить в виде следующего возрастающего ряда: контроль>5.5 т/га>6 т/га>7 т/га>8 т/га>9 т/га>10 т/га.

В результате проведенной работы показано, что внесение удобрений не влияло на угнетение почвенных микроорганизмов. Изменение кислотности почвы в результате внесения дефеката не приводило к подавлению бактерий и дрожжей в пахотном слое почвы, а наоборот способствовало их увеличению.

Установлено, что заметно повышается численность бактерий в почве с 3,21 до 5,78 млн.шт./г абсолютно сухой почвы и количество грибов с 35,1 до 49,33 тыс.шт./г абсолютно сухой почвы.

Во втором полевом опыте дозы дефеката и сроки его внесения оказали существенное действие на урожайность семян ярового рапса, представлены в таблице 3.

Внесение дефеката положительно сказывалось на урожайности ярового рапса. Установлено, что как весеннее, так и осеннее внесение обеспечивает прибавку в урожайности в среднем на 21 и 15% по отношению к контролю. Максимальный эффект от дефеката получали при весеннем его использовании в качестве удобрения. Внесение мелиоранта в дозе 5,5 т/га обеспечивает прибавку в урожайности на 0,17 (весна) и 0,09 (осень) т/га. В дозе 11 т/га - на 0,39 (весна) и на 0,25 т/га (осень). Высокие показатели продуктивности были получены при использовании дефеката в дозе 16,5 т/га - 2,20 т/га (весна) и 2,11 т/га (осень), что позволяет получать экологически чистую продукцию, а также создает условия для расширенного воспроизводства почвенного плодородия.

Таким образом, использование отходов сахарного производства для получения удобрения с заданными параметрами решает конкретные проблемы экологической направленности, а также способствует созданию благоприятных условий для растений ярового рапса, что в результате позволяет получать высокие, стабильные, экологически безопасные урожаи маслосемян. Связанных с утилизацией крупнотоннажных отходов свеклосахарного производства и повышения плодородия на черноземных выщелоченных почвах лесостепи.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ применения удобрения на основе дефеката сахарного производства при выращивании ярового рапса с использованием минеральных удобрений включает основную и предпосевную подготовку почвы и семян. В качестве предшественника используют озимую пшеницу. Дефекат вносят осенью или весной с нормой расхода от 5,5 до 16,5 т/га. Проводят предпосевную культивацию на глубину 3-5 см с внесением минеральных удобрений в дозе N₁₂₀P₃₅K₃₅ и осуществляют посев ярового рапса на глубину заделки семян 2-3 см с нормой высева 2,0 млн шт./га. Затем проводят послепосевное прикатывание. Способ позволяет повысить урожайность масличных культур, их качество с учетом повышения уровня плодородия на черноземных выщелочных почвах. 3 табл., 2 ил.

Способ применения удобрения на основе дефеката сахарного производства при выращивании ярового рапса с использованием минеральных удобрений, характеризующийся тем, что дефекат вносят осенью или весной в поверхностный слой почвы после предшественника озимой пшеницы и используют яровой рапс, при этом вносят дефекат с нормой расхода в дозах от 5,5 до 16,5 т/га, причем проводят предпосевную культивацию на глубину 3-5 см с внесением минеральных удобрений перед посевом в дозе N₁₂₀P₃₅K₃₅ и последующим посевом ярового рапса на глубину заделки семян 2-3 см с нормой высева 2,0 млн шт./га всхожих семян сплошным рядовым способом, затем проводят послепосевное прикатывание почвы.