Способ сидерации токсических почв

Название	Способ сидерации токсических почв
Разработчик (Авторы)	Бекузарова С.А., Дулаев Т.А., Датиева И.А., Васильев В.А.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2684745
Дата регистрации	12.04.2019
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Горский государственный аграрный университет"
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может найти применение при снижении токсических почв, загрязненных тяжелыми металлами, в частности мышьяком.

Известен способ, при котором высевают сидеральные культуры в разные сроки. В фазу мол очно-восковой спелости семян амаранта осуществляют запашку биомассы, а на следующий год после отрастания запахивают вязель пестрый (патент №2190315, опубликован 10.10.2002, Бюл: №28, МПК AO1С 7/00, AO1В 79/02).

Известный способ недостаточно эффективный, поскольку запахивают каждую культуру отдельно в первый и второй годы.

Известен также способ, в котором в качестве сидеральных культур высевают семена никандры физалисовидной и кормовых бобов чередующими рядами и в фазе бутонизации осуществляют полив минеральной водой, а в фазе окончания цветения надземную массу измельчают и запахивают в почву (патент №2201054, опубликован 27.03.2003, Бюл. №9, МПК AO1В 79/02).

Указанный способ также усложнен тем, что каждую культуру высевают отдельно чередующими рядами.

Известным техническим решением является способ сидерации токсических почв, при котором высевают сидеральные культуры в разные сроки, причем высевают посев однолетнего клевера шабдар, а спустя 30-40 дней в междурядья рыжик озимый. На следующий год обе культуры скашивают, покрывая, слоем глины и птичьего помета (патент №2619982 опубликован 22.05.2017 Бюл. №15).

Способ имеет недостатки:

- раздельный способ посева обеих культур, что повышает затраты технического решения;

- после оздоровления почвы высевают кукурузу, требующей значительного использования пестицидов, загрязняющих почву и ее микрофлору. При этом сидерацию почв необходимо проводить дополнительно, что снижает эффективность способа.

Наиболее близким техническим решением является способ, при котором в качестве сидеральных культур используют растения, аккумулирующие тяжелые металлы; клевер александрийский, высеваемый широкорядно, а на следующий год в междурядья подсевают амарант с последующим поливом минеральной водой и запашкой скошенной зеленой биомассы (патент №2638654 опубликован 15.12.2017, Бюллетень №35).

Недостаток способа - прототипа является раздельный способ посева сидеральных культур, что усложняет техническое решение.

Технический результат - упрощение способа.

Техническое решение заявленного объекта, в отличие от прототипа, включающего посев в системе севооборота сидеральных культур и запашку их с поливом минеральной водой, состоит в том, что после уборки кукурузы высевают смесь рыжика озимого и клевера инкарнатного в соотношении 1:1, а на следующий год в фазу бутонизации бобового компонента зеленую массу обеих культур скашивают с одновременным измельчением смеси, покрывая ее слоем измельченной глины аланит в количестве 2-3 т/га, которую насыщают сероводородной водой в количестве 200-250 л/га и при внесении смеси добавляют 10-15% органических веществ- кукурузных кочерыжек с последующей запашкой всей биомассы в почву.

Способ осуществляется следующим образом.

В севооборотах при возделывании кукурузы применяют комплекс химических веществ, содержащих мышьяк, которые вызывают токсичность почв и с повышением его дозы задерживается прорастание семян, увядание листьев, задерживание образования придаточных корней, нарушается обмен веществ.

Антропогенными источниками мышьяка являются: 1) пестициды, десиканты, нефть, различные медикаменты и пищевые добавки. Сумма всех антропогенных поставок за последние годы составляет 110 тыс. тонн в год. Процессы выветривания и эрозия почв дают в год около 45 тыс. тонн мышьяка, из них 73% в растворенной форме.

Вносимые минеральные удобрения суперфосфат (содержит 300 мг/кг мышьяка), аммиачная селитра (содержит 60 мг/кг мышьяка). С нитратами, сульфатами и пестицидами под кукурузу в почву попадает более 10 г/га, при допустимых пределах 2 мг/га.

Особенно большое количество мышьяка накапливается в кислой почве, что способствует ассимиляции этого токсиканта в растения, а также перемещением этого вещества в нижние слои почвы.

На мобильность мышьяка влияет удобрение серы, которая ограничивает доступность токсиканта путем связывания его в слаборастворимые формы.

Большое влияние на мобильность мышьяка оказывает органические вещества, которые способствуют его детоксикации.

В предлагаемом объекте такими органическими веществами служат запахиваемые сидеральные культуры рыжика и клевера инкарнатного, обладающие высокими сорбционными свойствами, а также кукурузные кочерыжки. В частности высеянные семена рыжика озимого содержат фосфорную кислоту, которая входит в реакцию с мышьяком и недоступна для растений.

Цеолитсодержащая глина Аланит (Северо-Осетинского происхождения) содержит (в %): кремний 52,7; кальций 32,6; железо 6,17; марганец, серу, фосфор, калий, медь, цинк (в пределах 0,1-0,9%) и другие микроэлементы. За счет высокого содержания кальция, реакция среды глины щелочная (ph - 9,3), позволяющая снизить кислотность почвы.

Кукурузные кочерыжки - отход сельскохозяйственного производства обычно используется в промышленности для производства фурфурола и активированного угля. Химический состав стержня (отсутствие смол, воска, тяжелых металлов) (нейтральное ph) обеспечивает дополнение как идеальный органический носитель, в состав которого входят: лигнин-8%, целлюлоза-42% и другие безопасные для окружающей среды вещества. Кроме того, кукурузные кочерыжки обладают высокой сорбционной способностью поглощать вредные для жизнедеятельности вещества (мышьяк, ртуть и др.).

Растворимость кремния, содержащегося в аланите (52,7%), повышается в водных растворах. При этом резко возрастает усвоение необходимого для растений кремния и других необходимых веществ. Подщелачивание кислой почвы способствует активности азотфиксирующей способности клубеньковых бактерий, расположенных на корневой системе клевера инкарнатного.

За счет низкой водоотдачи аланита (около 3%) и высокой теплоемкости (коэффициент 0,34), аланит способствует развитию растений с одновременной детоксикацией почвы в связи с высокой сорбционной способностью цеолитсодержащей глины. Мышьяк легко сорбируется аланитом. Кроме того, высеваемые сидеральные культуры обладают аккумулирующими способностями.

Вносят аланит в количестве 2-3 т/га за счет высокой влагоудерживающей способности и полученной сероводородной воды Серноводская (Северо-Кавказского происхождение), содержащей (в мг/л): калий-6,6%; натрий-85,5; магний-34,2; кальций-152,4; фторид-1,0; хлорид-115,8; сульфат серы-242,0; гидрокарбонат НСО₃-366,1; йод-0,8 (природный).

Содержащая в минеральной воде сера входит в соединение с мышьяком и не доступна для растений и других органических веществ. Внесением такого состава веществ пополняют почву биологическим азотом клевера инкарнатного и органическими веществами обеих скошенных культур.

Клевер инкарнатный способен накопить в почве до 150 кг биологического азота, достигая высоты растений в период скашивания более 60 см и биомассой обеих культур более 20 т/га.

Рыжик озимый, кроме своей аккумулирующей способности, содержит в семенах ряд, эфирных масел, ингибирующих прорастание многих однолетних сорных растений, которые исчезают без внесения гербицидов.

Формула изобретения

Способ сидерации токсических почв, включающий посев в системе севооборота сидеральных культур, запашку их с поливом минеральной водой, отличающийся тем, что после уборки кукурузы высевают смесь рыжика озимого и клевера инкарнатного в соотношении 1:1, а на следующий год в фазу бутонизации бобового компонента зеленую массу обеих культур скашивают с одновременным измельчением смеси, покрывая ее слоем измельченной глины аланит в количестве 2-3 т/га, которую насыщают сероводородной водой в количестве 200-250 л/га, и при внесении удобрительной смеси добавляют 10-15% органических веществ - кукурузных кочерыжек с последующей запашкой всей биомассы в почву.

Изобретение "Способ сидерации токсических почв" (Бекузарова С.А., Дулаев Т.А., Датиева И.А., Васильев В.А.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога