Способ детоксикации почв

Классификация по МПК: A01B

Патентная информация
Патент на изобретение №: 
2316923
Дата публикации: 
Среда, Февраль 20, 2008
Начало действия патента: 
Понедельник, Апрель 24, 2006

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к земледелию, и может найти применение при снижении токсичности почв. Способ включает посев бобовой культуры, запахивание ее в качестве сидерата. В качестве бобовой культуры высевают вязель пестрый с повышенной нормой высева 25-30 кг/га. В год посева, в конце вегетации его скашивают, затем образовавшуюся биомассу покрывают слоем цеолитсодержащей глины - аланита в количестве 2-3 т/га, а через 4-5 дней всю массу запахивают в почву. Изобретение позволяет получить высокую плотность травостоя и повысить эффективность способа. 1 табл.


Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к земледелию, и может найти применение при возделывании сельскохозяйственных культур для снижения токсичности почвы.

Известен способ снижения токсичности почвы, при котором высевают однолетние и многолетние травы с последующей их запашкой в качестве зеленых удобрений - сидератов (а.с. 1804280, А01В 79/02, 1993).

Недостатком способа является использование многих видов растений, семена которых зачастую дефицитны, что усложняет способ. Каждый вид высеваемых растений имеет различную адсорбционную способность к поглощению тяжелых металлов из почвы, что также снижает эффективность способа.

Наиболее близким техническим решением является способ, при котором высевают культуры с высокими адсорбционными свойствами поглощать тяжелые металлы из почвы. Культуры высевают чередующими рядами и в фазу молочной спелости амаранта всю его надземную биомассу запахивают в почву, а после отрастания вязеля на следующий год проводят запашку по всему полю (патент №2190315, А01С 7/00, А01В 79/02, 10.10.2002).

В способе-прототипе производят посев двух культур полосами, скашивание и запашку которых проводят поочередно в течение двух лет, что усложняет способ. При таком способе без внесения удобрений почва недостаточно обогащается питательными веществами, макро- и микроэлементами. Все это снижает эффективность способа.

Цель изобретения - повышение эффективности способа.

Поставленная цель достигается тем, что в год посева вязеля пестрого с нормой высева 25-30 кг/га надземную биомассу в конце вегетации скашивают, покрывая слоем цеолитсодержащей глины - аланита в количестве 2-3 т/га, и спустя 4-5 дней всю массу запахивают в почву.

Способ осуществляется следующим образом. Рано весной после культур предшественников, где вносили гербициды и удобрения (например, кукуруза), высевают вязель пестрый с повышенной нормой высева 25-30 кг/га. Обычно норма высева составляет 15-18 кг/га. При повышенной норме высева вязель пестрый позволяет в год посева получить высокую плотность травостоя и, обладая повышенной конкурентоспособностью вытеснять сорные растения, занимает к концу вегетационного периода всю высеваемую площадь.

Повышенная норма высева в пределах 25-30 кг/га также способствует детоксикации почв от тяжелых металлов.

В отличие от других бобовых многолетних трав вязель пестрый уже в первый год развивается более интенсивно и к осени достигает высоты около 50 см, а стелющаяся стеблевая система позволяет полностью занять посевную площадь. Количество листьев как основных ассимиляторов тяжелых металлов в этот период составляет 50-60%. Урожай надземной массы достигает 7 и 6 т/га корневых остатков. Это обеспечивает накопление биологического азота более 200 кг/га.

Содержащиеся в растениях вязеля гликозиды в высоких дозах способствуют снижению патогенов и вредных организмов в почве.

Особенно важным свойством вязеля как бобовой культуры является его способность сорбировать токсические элементы и очищать почву от тяжелых металлов и радионуклеотидов.

Как известно, подземные органы растений (особенно бобовых трав) чутко реагируют на повышение концентрации химических элементов в среде, увеличивая их содержание в тканях. Поэтому вязель, как сорбент токсических веществ из почвы, лучше запахивать на сидерат, где происходит дальнейшая минерализация химических элементов и миграция их в глубокие горизонты или образуются соединения, не доступные для растений.

Скошенную зеленую массу покрывают слоем цеолитсодержащей глины аланита в расчете 2-3 т/га. Данная доза установлена экспериментально и достаточно для обогащения почвы содержащимися в аланите элементами и нейтрализации токсических веществ.

Аланит содержит (в %): кремний - 52,7, железо - 6,17, а также марганец, серу, фосфор, калий, медь, цинк (в пределах 0,1-0,9%) и другие микроэлементы. Нанесенный слой аланита способствует более быстрому разложению в присутствии катализаторов - соединений железа, алюминия.

Цеолитсодержащие глины, как известно, имеют структуру каркаса в виде тетраэдров [(Si2, AI)O2], отрицательные заряды в которых сбалансированы, главным образом, Са, Na и К. Этот каркас сходен с каркасом полевых шпатов, но отличается большей открытостью и наличием крупных полостей и каналов, в которых присутствуют молекулы воды, так называемой цеолитовой воды, которая при нагревании удаляется без разрушения каркаса. Для таких глин характерны ионообменные и абсорбционные свойства: после дегидратации они способны абсорбировать тяжелые металлы, азотные соединения и др.

Аланит - местного происхождения (республика Северная Осетия - Алания, Моздокский район) имеет щелочную реакцию рН 9,3 за счет высокого содержания кальция (32,7%).

Природных цеолитов в разных точках планеты достаточно много, но они различаются по химическому составу. Разные группы цеолитов имеют каналы определенных размеров или ионов определенных веществ. На этой избирательной способности цеолитов основано их применение в качестве молекулярных плит в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и в агропромышленном комплексе. Особенно ценным в таких глинах является высокая кремнистость (52,7%), которая обладает повышенной селективностью и химической устойчивостью.

Используя эту особенность аланита, при контакте со скошенной зеленой массой вязеля происходит очищение массы от свинца, кадмия, меди и цинка.

За 4-5 дней процесс сопровождается выделением теплоты, уменьшением размеров частиц металла, что ускоряет окисление токсических веществ. Особенно такой метод эффективен на кислых почвах, где рН менее 5 единиц. Кроме того, аланит снижает испарение влаги скошенной массы, адсорбируя ее и выделяемые вязелем азотные соединения.

Пример. Высевали вязель с нормой 30 кг/га, а в конце вегетации скашивали, покрывали слоем измельченного аланита в количестве 3 т/га и на 5 день запахали.

После запашки всей массы вязеля и аланита происходит обогащение почвы органическими и минеральными веществами. Кроме того, снижается не только токсичность почвы от металлов, но и сорных растений, сохранившихся в посевах вязеля.

Результаты эксперимента приведены в таблице.









Таблица
Варианты Содержание тяжелых металлов в мг/кг (абсолютно сухой почвы)
Zn Cu Fe Co Pb рН
Скошенная масса вязеля
на сидерат (без аланита)
60-70 75-92 724-1546 0,41 5,8 4,84
Запашка массы вязеля с аланитом после скашивания 52-58 50-54 500-600 0,32 5,0 4,93
Запашка массы вязеля с аланитом, спустя 2-3 дня после
скашивания
- 38-45 285-350 0,28 4,5 4,95
Предлагаемое (запашка массы
с аланитом, спустя 4-5 дней)
- 18-20 120-150 0,18 3,2 5,10
Запашка массы вязеля с аланитом, спустя 6-7 дней - 26-35 140-160 0,22 3,8 4,91
Предельно допустимые
концентрации
- 18,8 154 0,26 5,0 -

Из приведенных в таблице данных видно, что в предлагаемом варианте количество тяжелых металлов резко сократилось до предельно допустимых концентраций, что свидетельствует об эффективности заявленного объекта.

В отличие от прототипа использование в качестве сидерата вязеля пестрого с повышенной нормой высева позволяет в первый год получить высокую плотность травостоя, а выдерживание скошенной массы, покрытой слоем аланита, в течение 3-4 дней с последующей запашкой повышает эффективность способа.