Способ мелиорации торфяных почв низинного типа Советский патент 1992 года по МПК A01B79/02 

проведения работ по разработке способов сохранения его с удержанием плодородия на высоком уровне.

Для успешного возделывания сельскохозяйственных культур на осушенных торфяных почвах низинного типа необходимо одновременно с гидротехническими мероприятиями улучшить водно-физические свойства этих почв, регулировать их тепловой и питательный режим, чего можно добиться путем обогащения их веществами минерального происхождения. Если такие почвы мелиорировать путем внесения в них минеральной части почвы, то минерализация торфа идет медленнее, так как формируется органо-минеральный комплекс с высокой сорбционной емкостью, что приводит к обменной сорбции вносимых минеральных удобрений и создаются условия для лучшего использования растениями. В литературе известны приемы улучшения торфяных почв путем внесения небольших доз песка или глины (200-600 м3/га), что положительно сказывается на продуктивности возделываемых на таких почвах культур. На мелкозалежных торфяниках . используют минеральные добавки, извлекаемые со дна болот путем глубокой вспашки специальными плугами. Однако последний прием может быть применен лишь на мелкозалежных или разработанных торфяниках, подстилаемых песками. Внесение же минерального грунта (песка, глины в дозах 200-600 м3/га) создает небольшое поверхностное покрытие (1-2 см) v, положительное действие его непродолжительно, оно не изменяет основные фундаментальные свойства почвы, При выращивании однолетних культур этот слой сохраняется лишь один год, при выращивании многолетних трав - три-четыре года. Этотспособ можно рассматривать лишь как временный прием ослабления действия отрицательных свойств торфяных почв.

Известен также способ внесения более высоких доз песка (1500 м3/га) с известью, что позволяет сделать более мощный минеральный слой на поверхности торфа и равномернее распределить его в пахотном горизонте при вспашке. Внесение такой дозы песка или глины ухудшает водно-физические показатели (возрастает объемная масса, уменьшается полная влагоемкость, порозность, возрастает зольность) и агрохимические свойства торфа по сравнению с контролем (без добавок минерального грунта) рНсол. i контроле составляет.4,5-4,9 и снижается до 6,7-7,1 при внесении 1500 м3/га песка, гидролитическая кислотность падает с 37,4-45,7 до 1,2-2,7, степень насыщенности основаниями возрастает с

53,6-67,3 до 94,6-97,3, содержание подвижного фосфора увеличивается с 18-35 до 45, а.обменного калия падает с 16-36 до 13,5 мг на 100 г почвы. Однако эти показатели не

достигают оптимальных величин и не создается легкосуглинистый органо-минеральный высокогумусированный почвеннопо- глощающий комплекс в пахотном горизонте, способствующий предотвращению вы0 носа элементов минеральных удобрений и стабилизирующий разрушение органического вещества. Внесение вместе с песком и глиной извести, способствующей понижению кислотности пахотного слоя, в то же

5 время значительно ускоряет разложение органического вещества.

Прототипом изобретения является способ мелиорации торфяных почв низинного типа, включающий однократное внесение

0 супесчаного минерального грунта на поверхность торфяника в количестве 1500 - 2250 т/га, припахивание торфа и создание пахотного горизонта мощностью 25-30 см, возделывание в первый год пропашных

5 культур, во второй год - зерновых и в последующие годы освоения - многолетних трав, внесения под пропашные минеральных удобрений в дозе NeoPi2oK240 и, начиная со второго года, удобрений в соответствии с

0 потребностями возделываемых культур и после создания, пахотного горизонта известкование до слабокислой или нейтральной реакции почвенного раствора.

Указанный прототип представляет со5 бой теоретические рассуждения на основании одногодичных полевых опытов с указанием измененных доз удобрений под ячмень и многолетние травы, без указания технологии обработки почвы в первый год

0-внесения минерального грунта. Прототип ке учитывает внесение компоста и гумусового горизонта, а также расчетной формулы для определения мощности слоя минерального грунта и припахиваемого торфа, Меха5 ническая смесь с торфом любого минерального грунта, включая супесчаный, может привести и к отрицательным последствиям, что не учтено в прототипе. Не указано в прототипе и качество продукции.

0Целью изобретения является улучшение качества мелиорации и ее эффективности на длительный срок путем оптимизации процессов трансформации и минерализации органического вещества в результате

5 одноразового внесения в качестве супесчаного минерального грунта материала гумусового горизонта, что снижает разрушение органического вещества торфа, повышает сорбцию вносимых химических мелиорантов, снижает загрязнение природной ереды. Все это в комплексе способствует получению высоких и качественных урожаев возделываемых сельскохозяйственных культур.

Поставленная цель достигается тем, что в торфяные почвы низинного типа вносят минеральный грунт (верхний перегнойный горизонт супеси) в дозах 1500-2250 т/га в подсчете на сухую массу и припахивают к нему торф в количестве, обеспечивающем создание горизонта мощностью 25-30 см. Пользуясь формулой

(Д1хУпхАп) + (1УЬхУвхДв)

1М1хУп + 1 /ЬхУв

где AI - содержание физической глины в создаваемом пахотном горизонте, %;

Мп - мощность припахиваемого торфа, см;

Уп - плотность припахиваемого торфа, г/см3;

An - содержание физической глины в припахиваемом торфе, %;

Мв-мощность слоя минерального грунта на поверхности торфа, см;

Ув - плотность минерального грунта, г/см3;

Ав - содержание физической глины в минеральном грунте, % осуществляют подбор мощности слоя минерального грунта и припахиваемого торфа при условии, что содержание физической глины будет колебаться в пределах 20% AI 30%, причем после припахивания торфа осуществляют дискование и боронование мелиорируемого участка, а минеральные удобрения под пропашные культуры вносят совместно с компостом.

Преимущество предложенного расчета заключается в его использовании в различных регионах лесной зоны на мелиорируемых землях и быстром расчете необходимого показателя по формуле.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример расчета для получения оптимального содержания физической глины в создаваемом пахотном горизонте (Ai). Припахивается слой торфа 15 см (Мп) с плотностью 0,2 г/см3 (Уп) и содержанием физической глины 75% (Ап). Вносится слой супеси 10 см (Мв) с плотностью 1,5 г/см (Ув), содержанием физической глины 15% (Ав).

A (15x0.2x75)+ (Юх1.5х15)

А115x0,2 + 10x1,5

25%. .

Мощность вспахиваемого слоя 15см+10см 25см..

Пример расчета неоптимального содержания физической глины. Припахивается слой торфа 15 см (Мп) с плотностью 0,2 г/см3 (Уп) и содержанием физической глины 50% 5 (Ап). Вносится слой супеси 10см (Мв) с плотностью 1,5 г/см (Ув) и содержанием физической глины 12% (Ав)

А-( 15x0.2x50)+ (10x1.5x12), 115x0,2 + 10x1,5

0 18,3 %.

В первый год внесения гумусового горизонта возделывают пропашные культуры (картофель) с предварительным внесением NeoPi2oK240H Ют/га компоста. В последую5 щие четыре года возделывают многолетние травы сначала под покровом злаковых, а затем без него. Начиная со второго года, минеральные удобрения вносят в соответствии с потребностью возделываемых куль0 тур, а почву при необходимости нейтрализуют для поддержания оптимальной реакции среды.

Использование в качестве мелиоранта верхнего гумусового горизонта, а не супес5 чаной породы, позволяет значительно улучшить и повысить плодородие торфяных мелиорированных почв. В отличие от традиционных мелиоративных мероприятий этот способ дает возможность в более короткие

0 сроки решить задачу коренного улучшения свойств почв и вовлечь их в сельскохозяйственный оборот в качестве высокопродуктивных угодий. Внесение плодородного слоя позволяет оптимизировать питание сель5 скохозяйственных культур в результате повышения содержания валовых и подвижных форм макро- и микроэлементов, содержание гумуса, улучшения влагообеспеченно- сти почвы, механического и структурного

0 состава.

Только в Белорусской ССР ежегодно отвод земель для несельскохозяйственных нужд составляет более 6,0 млн.га, объем предварительно снятого пахотного гори5 зонта почв достиг примерно 3,0 млн. м , при этом преобладает .супесчаный пахотный горизонт почвы. Одним из эффективных способов возмещения потерь сельскохозяйственного производства, связанных с изьяти0 ем земель, является разработка приемов землевания торфяных почв с использованием снятого слоя в качестве мелиоранта.

Изобретение осуществляется .следующим образом. Для ускоренной мелиорации

5 и оптимизации торфяных почв низинного типа использован верхний перегнойный горизонт супеси в дозах: 750, 1500, 2250 и 3000 т/га (в расчете на абсолютно сухую массу).

Погрузку почвы производили экскаваторами, а перевозку ее до 10 км - тракторами и автомашинами-самосвалами. Для равномерного внесения плодородного слоя использовали навозоразбрасыватели. Могут использоваться также бульдозеры, скреперы. Выбор технического средства при этом определяется мощностью наносимого плодородного слоя. Внесение органических и минеральных удобрений, извести проводи- ли имеющейся в хозяйстве техникой и в соответствии с принятой технологией. Для перемешивания верхнего слоя улучшаемой почвы применяли плуги общего назначения и проводили дискование в 2 следа и после- дующее боронование. В первый год под кар- тофель вносили NeoPi2oK240 + 10 т/га компоста, под ячмень (второй год) - PgoKieo и под многолетние травы (третий - четвертый годы ) - N9oP9oKi8o. Учетная площадь опытных делянок 50 м , повторность четырёхкратная. При использовании торфяных почв, подвергнутых землеванию, можно выращивать все культуры для условий таежной зоны и чередованием их в соответствии с существующей на данном.этапе научно- обоснованной системой земледелия. Однако на первом этапе использования таких почв, в связи с внесением больших доз минерального грунта, необходима система звена севооборота картофеяь-ячмень-мно- голетние травы. Пропашная культура (картофель) позволяет уже в течение первого года создать равномерное перемешивание минеральных и органических частиц пахот- ного горизонта. При выращивании зерновой культуры (ячмень) на второй год практически создается равномерный орга- но-минеральный пахотный горизонт. Однако формирование органо-минерального легкосуглинистого комплекса протекает медленнее и, чтобы создать эти условия, необходимо выращивать в течение 4-5 лет многолетние травы, под которыми замедляется минерализация торфа, но создается по- чвенный поглощающий комплекс, соответствующий оптимальным параметрам агрохимических свойств почв.

Результаты по обоснованию системы удобрений представлены в табл. 1, из кото- рой следует, что максимальный урожай клубней картофеля получен в системе минеральных удобрений N6oPi2oK240 и 10 т/га KOMnocta, который применялся в качестве активизатора микробиологической флоры. Аналогичное обоснование системы удобрений представлено в таблице для ячменя и многолетних трав. Обработку почвы, сроки сева и уход за посевами в период вегетации проводили в соответствии с агротехническими требованиями. Отбор образцов почв проводили перед оптимизацией, затем ежегодно весной и осенью. Полевые опыты проводили в течение 1979-1987 г.

В результате ускоренной мелиорации оптимизируются основные агрохимические свойства почвы и формируются устойчивые глино-гумусовые вещества (табл. 2,3). Сравнительный анализ гуминовых кислот, выделенных из исходной почвы, оптимизированной внесением 1500 т/га верхнего перегнойного горизонта супеси, показывает, что параметры содержания амидных и аминНЫХ ГРУППИРОВОК (Д1660/Д1420, Д1630/Д1420,

Д1660/Д1600, Д1550/Дшо) выше у гуминовых кислот почв с внесением супеси, что свидетельствует об участии этих групп в закреплении гуминовых кислот на глинистых минералах (табл. 3). В результате в почве образуются и селективно накапливаются биохимические устойчивые глиногумусовые вещества, снижающие общий уровень минерализации. Формируется почва с органо- минеральным суглинистым комплексом с мощностью гумусового горизонта 25-30 см. содержанием физической глины 25 ± 5 %, гумуса 8 ± 1 %, рН вKCI 5,7 - 6,2, подвижного фосфора 29-35, обменного калия 33-35 мг на 100 г почвы. Образующийся органо-мине- ральный почвенно-поглощающий комплекс создает более прочную структуру, что способствует обменному закреплению неиспользованного резерва питательных веществ минеральных удобрений, предотвращая природную среду от загрязнения. .Опыт использования новой почвы показал, что она способна обеспечить высокие и стабильные урожаи даже в экстремальных погодных условиях. Как слишком влажные, так и сухие годы незначительно отражаются на урожайности возделываемых культур, что позволяет говорить о.высокой экологической устойчивости вновь созданной почвы. Освоение трансформированной торфяной почвы в звене севооборота картофель- ячмень-многолетние травы подтверждает, как и в прототипе, увеличение урожая данных культур указанным способом (табл. 4- 6). Максимальная прибавка урожая клубней картофеля получена при внесении дозы супеси 1500 т/га (25%). Качество клубней при этом не снижалось, прибавка по сбору крахмала составила 34% с гектара. Увеличение дозы супеси до 2250 т/га практически сохраняло урожай клубней на том же уровне (снижение на 18,5 ц/га находится в пределах ошибки). Дальнейшее увеличение до 3000 т/га уже вело к снижению урожая по сравнению с дозами 1500-2250 т/га. В условиях последействия (на второй год после

внесения минерального грунта) наблюдалась аналогичная закономерность при выращивании ячменя. При выращивании многолетних трав (3-й и 4-й годы) максимальная прибавка (20%) получена при по- следействии супеси 2250 т/га, дальнейшее увеличение при дозе 3000 т/га находится в пределах ошибки. Качество зерна ячменя по содержанию в нем белка также не ухудшалось, а напротив, сбор его возрастал на 9- 13% с гектара. Качество сена (по содержанию протеина) превышало контроль на 11-12%.

Сроки окупаемости затрат на мелиорацию предлагаемым способом зависят от вносимой.дозы супеси и при максимальной урожайности культур с дозой 1500 т/га составляют 3-3,5 года (табл. 7).

Исходя из экономической эффективности, сроков окупаемости затрат, формиро- ванйя органо-минерального суглинистого комплекса, способного удерживать питательные элементы от выноса в грунтовые воды, снижения скорости минерализации торфа, получения высоких и качественных урожаев, лучшими дозами следует считать 1500-2250 т/га супесчаного гумусового горизонта.

Формула изобретения

Способ мелиорации торфяных почв ни- динного типа, включающий однократное внесение супесчаного минерального грунта на поверхность торфяника в количестве 1500-2250 т/га, прилаживание торфа и со- здание пахотного горизонта мощностью 25-30 см, возделывание в первый год пропашных культур, во второй год - зерновых и в последующие годы освоения - многолетних трав, внесение под пропаицные мине-

ральных удобрений в дозе NeoPi2oK24o, и, начиная с второго года, удобрений в соответствии с потребностями возделываемых культур и после создания пахотного горизонта известкование до слабокислой или нейтральной реакции почвенного раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности мелиорации путем оптимизации процессов трансформации и минерализации органического вещества, в качестве супесчаного минерального грунта используют материал гумусового горизонта, определяют плотность и механический состав минерального грунта и торфа и, пользуясь формулой

А (IVh х Уп х Ал) + (IVfe х Ув х Ав)

1МпхУп + МвхУв

где AI - содержание физической глины в создаваемом пахотном горизонте, %;

Мп - мощность припахиваемого торфа, см;

Уп - плотность припахиваемого торфа, г/см3;

Ап - содержание физической глины в припахиваемом торфе, %;

Мв - мощность рлоя минерального грунта на поверхности торфа, см;

Ув - плотность минерального грунта, г/см3;

Ав - содержание физической глины в минеральном грунте, %, осуществляют подбор мощности слоя минерального грунта и припахиваемого торфа при условии, что 20% AI 30%, причем после припахивания торфа осуществляют дискование и боронование мелиорируемого участка, а минеральные удобрения под пропашные культуры вносят совместно с компостом.

Таблица

Обоснование систем удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур в звене севооборота картофель - ячмень - травы

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в земледелии на низменных торфяниках. Целью изобретения является повышение эффективности мелиорации путем .оптимизации процессов трансформации и минерализации органического вещества. Способ включает внесение на поверхность торфа материала гумусовоИзобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в почвоведении и агрохимии для ускоренной мелиорации торфяных почв низинного типа Нечерноземной зоны СССР и за рубежом. В настоящее время, когда используемая в растениеводстве площадь земли в основном стабилизирована, центр тяжести перемещается на повышение плодородия, продуктивности земли. Это теперь главный резерв и резерв достаточно мощный. Плого горизонта минеральных почв супесчаного механического состава в количестве 1600-2250 т, предварительное определение механического состава и плотности торфа и минерального грунта. Создают пахотный горизонт мощностью 25-30 см, осуществляют дискование и боронование участка. Подбор мощности слоя минерального грунта и припахиваемого слоя торфа осуществляют таким образом, чтобы механический состав созданного пахотного горизонта был легкосуглинистым. В первый год освоения возделывают пропашные, во второй - зерновые культуры и в последующие годы - многолетние травы. Под пропашные вносят минеральные удобрения NeoPi2oK240 совместно с компостом, а с второго года удобрений вносят в соответствия с потребностями культур. Осуществляют известкование непосредственно после создания пахотного слоя до слабокислой или нейтральной реакции почвенного раствора. Способ .позволяет создать пахотный горизонт, близкий к горизонту дерново-карбонатных почв, 7 табл. щадь торфяников низинного типа, т. е. наиболее пригодных для сельскохозяйственного освоения, в Белоруссии составляет около 2 млн. га. Эти почвы являются наиболее потенциально плодородными, поскольку торф их богат азотом, кальцием, иногда фосфором, обладает нейтральной или слабокислой реакцией среды. Вместе с тем торфяные почвы характеризуются и рядом отрицательных свойств, основным из которых является высокая сра- ботка органического вещества, что требует сл ч ю го ю 4 О

Примечание. Под контроль вносили 10 т/га

флоры почвы

компоста для активизации микроСредние данные основных агрохимических свойств осушенных торфяных почв низинного типа с органо-минеральным гумусовым горизонтом

Мощность гумусового горизота, см

рН в КС1

Сумма поглощенных оснований, на 100 г почвы

Гидролитическая кислотност мг-экв на 100 г почвы

Емкость поглощения, на 100 г почвы

Степень насыщенности, основаниями, % .

Подвижный фосфор, мг на 100 г почвы

Обменный калий, мг на 100 г почвы .

Физическая глина, % Органическое вещество, % Гумус, %

Таблица 3

Спектроскопические параметры относительного содержания функциональных групп гумусовых кислот

(ГК) торфяных почв при внесении супеси 1500 т/га

ПС остаток почвы - 78 после

ОМВ - органоминеральные вещества спустя год после внесения в почву минерального грунта (1978 г.) и спустя семь лет (198 г.)

НСР,

0,Ч5

30,6 т, % 2,8

Т а б л и ц а

Урожай и качество ячменя на торфяной почве с добавкой супеси (последействие,

2-ой год)

Фон + 1500 т/га супеси 46,3

(последействие 2-ой год)

+ 2250 т/га супеси

52,8

(последействие, 2-ой год)

фон+1250 43,0

FUT

10,5 32

Фон+1400 45.0 12,5 38 64,8

Фон+1500 46,3 13,8 42

Фон+1600 46,9 14,4 44 W5

фон+2250 52,8 20,3 62

Фон+3000 54,5 22,0 68 ЖТ

4,83

I57W

4,97

5,15

5,30 27,57

6,03

ЖэТ

6,29

1,42

1,60 Б75Ґ

.1,75

97

2,48

3,73

36 Ж

40 3945 W

49 52

69

71 ТГ

4 Ю Ю ГО -J О

Ю

о

HCPoqg ц/га, 1 ,70 ш% 0,94

о,95

Таблица

Урожай и качество многолетних трав на торфяной почве с добавкой .супеси (последействие, 3-й год)

ю

Таблица 7

Нормальная урожайность и сроки окупаемости затрат на ускоренную мелиорацию торфяных почв низинного типа

х

тили

5(0

ТГЭГ

«00

ЖБ

3039 WT7

29

2ТГ

31

IF

32 JT

30

IT

17

IW

23 I7F

32

ЗЖ

2«t

I851

3,4

2,5 1,8

2,1

5,9

,3 3,1

4.2