Модификатор для дерново-подзолистой супесчаной почвы

 

Изобретение относится к окультуриванию и рекультивации почв. Модификатор содержит торфяную золу сухого способа удаления не более 2-дневной выдержки и торф при объемном соотношении 1:(0,3- 0,4). 7 табл.

„„5U „„1718724 А3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (я)й С 09 К 17/00, С 05 F 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И. ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4728257/15 (22} 07.08,89 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (75) Ю.А; Алферов, В.Н. Булганина, Б.И. Губкин и Л.М, Кузнецова (53) 631.6 (088.8) (56) Патент ПНР hh 139696, кл. С 05 F 11/02, 1987.

2 (54) МОДИФИКАТОР ДЛЯ ДЕРНОВОтПОД30ЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ ПОЧВЫ (57) Изобретение относи.тся к окул.ьтуриванию и рекультивации почв, Модификатор содержит торфяную золу cyxdro способа удаления не более 2-дневной вйдержки и торф при объемном соотношении 1:(030,4). 7 табл, Изобретение относится к сельскому ние содержания гумуса почвы уже в течение .. хозяйству, к области окультуривания йре- :. первого года. Это объясняется тем, что культивации почв, а именно дерново-под- . угольная зола как сильный щелочной реа- . ф зол истых суп есча н ых, с помощью гент, имеющий рН 12,8 — 13,0 и содержащий модификаторов почв, мелиорантов, регуля- .. ряд щелочных и щелочноземельных элементоров роста растений для выращивания на тов, вызывает частичный гидролиз органиних различныхсельскохозяйственных куль- ческих веществ почвы, в результате чего тур. выщелачиваемые гумусовые кислоты (гумиИзвестен модификатор почвы, состоя; новые и фульвовые) связываются этими элещий из частиц каустобиолита — угольной зoь ментами (оксидами железа и алюминия} с ны и доменного шлака в соотношении-, образованием органоминеральных комп(50 — 70);(50-30). Угольная зола содержит зна- . лексов и происходит болеа быстрая. их ми- 4 чительное количество СаО (30-48%) и Mgo . нерализа ция, соп ровождающаяся (1,5-3,8%), обладает достаточной нейтрали-:. снижением содержания гумуса почв.: QO зующей способностью. Содержащиеся. в . - Известен субстра, применяемый как ней соединения кальция, магния, микроэле-, модификатор для обработки почвы, содер- . Я менты усиливают эффективность примене-,: . жащий в качестве органического компонен-, :ф, ния золы для окультуривания почв, ., .та торф, известкового залу каустобиолита, Недостатком этого модификатора оо. а частности угольную, минерального минечвы является то, что значительное количест-: ": ральные удобрения. Кроме того,.он..содер- . (Ъ во оксидов железа и алюминия,: .жит 40 50% бурого угля. содержащихся в угольной золе, отрицатель-, Недостатки известного модификатора но воздействует на рост и развитие раств-: - .аналогичны описанным. Значительное коний.. Это происходит из-за связывания: личество в угольной золе оксидов железа и коллоидами этих элементов одного из важ- . алюминия отрицательно влияет на растенейших элементов питания растений-фас- ния, так как связывает фосфор, необходифора. Кроме того, при внесейии . мыйимкакэлементпитания,Такоеявление, модификатора в почву наблюдается сниже- . как снижение содержания гумуса самой по1718724 чвы, несколько замедлятся за счет внесения

15-20 мас.% торфа, так как торф частично принимает на себя действие щелочноземельных элементов золы угля и испытывает частичный гидролиз своего органического вещества, замедляя тем самым снижение содержания гумуса почвы, Однако его количества недостаточна, чтобы предотвратить снижение общего содержания гумуса почвы. При этом большую роль играет очередность внесения компонентов, Кроме того, внесение 40 — 50% бурого угля не дает большого эффекта, так как органики в буром угле мало, зато присутствуют канцерогенные вещества и соли тяжелых металлов. Присутствие полимерных носителей также имеет отрицательную роль, так как загрязняет почву химическими веществами. Все это снижает эффективность модификатора.

Целью изобретения является повышение эффективности модификатора почвы.

Поставленная цель достигается тем, что модификатор для дерново-подзолистой супесчаной почвы, содержащий торф и золу каустобиолита, в качестве золы содержит торфяную. золу сухого способа удаления не более двухдневной выдержки в объемном соотношении зола: торф 1: (0,3-0,4).

Сущность приготовления модификатора заключается в следующем.

Энергетическая зола торфа, полученная при сжигании торфа любого типа на ГРЭС или ТЭЦ, смешивается с торфом в соотношении 1: (0,3 — 0,4). Берется зола сухого способа удаления и не более двухдневной . выдержки с момента ее получения, чтобы избежать выщелачивания и потерь зольных элементов в окружающую среду..Смешивание ведется бульдозерным методом или в смесителях, оборудованных дозаторами, обеспечивая равномерность смешивания и однородность смеси. Готовый модификатор складируется в штабели или упаковывается в полиэтиленовые. пакеты. Энергетическая зола торфа содержит до 25 — 29% (на сухое вещество )

Ьрганики и элементы питания растений: макроэлементы NPK и микроэлементы Zn, Cu, Mn, известковые вещества

СаО и Mg0. Из нежелательных элементов она содержит оксиды железа (токсичные лишь: при большом содержании подвижных форм) и алюминия, При смешивании золы с торфом происходит взаимодействие щелоч- ных соединений эолы с торфом, следствием чего является гидролиз органических вещеотв, в результате чего часть из них, например гуминовые кислоты, вступают в реакцию с элементами, входящими в состав значительно сокращается содержание свя50 занного фосфора при одновременном . уменьшении количества вредно влияющих на растения соединений железа и алюми- ния, Таким образом, модификатор, приго55 товленный из торфяной золы и торфа, является как бы буфером всех нежелательных явлений, которые возникли бы в почве при внесении чистой золы, Он не только гасит в себе эти явления, но и обогащается полезными для питания растений компонентами.

45 золы (Са, Mg, Fe и т.д,) с образованием. малоподвижных соответственно гуматов кальция, магния, железа и комплексных органоминеральных соединений. При этом рН получаемого продукта с 12,8 — 13,0 снижается до 8,6 — 9,5.

В результате значительная часть подвижных соединений железа и алюминия (вредно влияющих на растения) вступает в реакцию с органическими веществами торфа и переходит в труднорастворимое состояние, а это в дальнейшем вызывает снижение ими сорбции фосфора (как содер-. жащегося в золе, так и почвенного), т.е, фосфор остается свободным и доступным элементом питания для растений, Удобрительные свойства такого продукта резко возрастают.

В результате щелочного гидролиза органических соединений торфа продукт обогащается соединениями азота, которые в торфе до этого находились в недоступном для растений виде, а в торфяной золе почти отсутствовали (не более 0,1% на сухое вещество). При внесении вместо чистой золы модификатора устраняется отрицательное действие гидролизующего эффекта щелочных компонентов золы на органические вещества почвы, вкоторой,,как правило, если почва дерново-подзолистая супесчаная кислая, его и так недостаточно. Это происходит потому, что щелочные элементы золы уже частично вступили в реакцию с гумусом торфа. Образовавшиеся гуматы и другие органические вещества минерализуются в почве, в результате почва обогащается ценными органическими соединениями торфа и собственно гумус почвы, не подвергшийся жесткому.гидролизу, не подвергается и быстрой минерализации, и гумусовый баланс такой почвы не уменьшается, он даже растет. Если бы вносили чистую золу, то содержание гумуса почв падало бы, снижалось бы и их плодородие.

При внесении модификатора с поступлением частично модифицированных органических веществ торфа лучше идет усвоение растениями элементов питания, 1718724

Предлагаемый модификатор почвы со- жаем рН готового продукта (при увеличении стоит на 45-.50 иэ органической составля- доз вносимого торфа), чем сильнее снижаетющей, является хорошим известковым ся его нейтрализующая способность и тем материалом, обогащен макро- и микроэле- больше такого продукта потребуется вноментами, необходимыми для питания расте- 5 сить в почву, что экономически нецелесообний. Содержание подвижного железа разно и не всегда необходимо. снижено почти в 3 раза и становится беэ- Оптимальные результаты получены в опыопасным при внесении впочвуврекоиенду- тах 4 и 5 при соотношении зола:торф 1— емых дозах (например, 40-60 т/га). (0,3-0,4), при котором полученный модифиЗола для получения модификатора ис- l0 катор является достаточно сильным известпользуется сухого способа удаления, так как кующим материалом, в котором количество при этом способе не происходит выщелачи- . вредно влияющих на растения подвижных вание и потерь зольных элементов, что спо- соединений железа и алюминия снизилось собствует повышению эффективности в 1,5-.-1,6 раза. модификатора. При мокром удалении золы 15 П р и ме р 2. Вторая серия опытов была происходит вымывание части компонентов проведена по подбору времени выдержки и химическое изменение другой их части. торфянойзолы послеее получения. Условия

Однако можно применять и золу мокрого опыта аналогичны примеру1. Соотношение удаления„но при этом йеобходимы мероп- золы и торфа в модификаторе почвы 1:0,3. риятия по отделению воды от зольного ос- 20 Повторность опытов 5-кратная. татка на ТЭЦ с мокрым удалением золы. Зола, получаемая при сгорании торфа, (сепарация, фильтрование в сочетании лишь представляет собой (сразу после выхода из с кратковременным и р е б ы в а н и- . топки) сложный комплекс различных соедим в отстойниках и т.д.) в нений кальция, магния, железа, серы, алюем в отстой н течение -довольно короткого вре- 25 миния и микроэлементов (меди, марга ца, (н мени (1-2 сут) по гашению ее температуры. цинка, бора и т,д.), которые еще продолжаПри этом вода циркулирует по замкнутому ют какое-То время взаимодействовать как циклу и в ней создается равновесная кон- между собой, так и с компонентами окружацентрация элементов, что предотвращает ющей среды (диоксидом углерода CO2r во.процесс выщелачивания их из золы или по 30 дяными парами и т,д.), в результате чего крайней мере намного снижает его. Таким| часть из них диокисляется, присоединяет образом возможно не ограничиваться ис- воду и из безводных превращается в гидрапользованиемприпроизводствемодифика- тированные формы. 8 дальнейшем часть тора почвы только золы сухого способа этих соединений уже бывает способна выудаления, а применять и золу мокрого спо-. 35 мываться из золы (идет процесс выщелачисоба удаления, это позволит. значительно вания). увеличить масштабы его производства при . Допрекращенияэтихпроцессов(созревания сохранении гарантии качества и обеспечить иливыдержкизолы)золаявляетсяболееактивной, выполнение требований к.охране окружаю- сильнее реагирует с торфом, осуществляя более щей среды. Получение модификатора почвы 40 сильное вдролизующее действие на органичепоясняется примерами. ские вещества торфа, в частности его гумусовые

Пример 1. Для экспериментальной кислоты.С временем ее активность падает. проверки модификатора почвы были приго- Данные влияния времени созревания

ToBnew семь смесей торфяной золы сухого золы на качественные показатели модифиспособа удаления и торфа в различном со-. 45 катара почвы приведены в табл.2. отношении 1 (О, t — 0,7), Зола была получена Из приведенных данных табл.2 видно, на ГРЭС при сжигании низинного осоково- что оптимальный срок созревания золы не гипнового торфа (pH 4,1). Оптимальные со- более 2 сут, это время активности золы. Мо- отношения золы и этого торфа выбирались дификатор почвы, полученный на такой зоисходяизминимальногосодержаниятехве- 50 ле, содержит максимальное количество ществ, которые отрицательно влияют:.на элементов питания растений, имеет хорорастения. Повторность опытов 5-кратная, шую нейтрализующую способность и наиДанные влияния соотношения золц и меньшее количествО вредных элементов, торфа на содержание железа и алюминия - Если смешивать золу с торфом после двухприведены в табл.1. 55 суточного созревания, то качество модифиДанные табл.1 показывают, что при до- каторз понижается. Уменьшается бавлении торфа к золе заметно снижаетса содержание элементов питания растений и содержание подвижныхсоединенийжелаза нейтрализующая способность его как извеи алюминия, Сдерживающими фактором при . сткуащега материала (падает рН), но растет этом является следующее: чем больше.сйи.

1718724

10

50 количество элементов, вредно влияющих на растения.

ll р и м е р 3. Таким образом, экспериментальная проверка предлагаемого модификатора почвы показала, что оптимальными условиями его получения является соотношение золы и торфа 1: (0,30,4) при выдержке золы не более 2 дней.

Степень активизации удобрительных свойств модификатора выражается в повышении содержания элементов питания для растений, оптимальных извествующих свойствах и снижении содержания элементов, вредно влияющих на растения, Характеристика модификатора почвы, получен ного при этих условиях, представлена в табл.3.

Пример 4. Для экспериментальной проверки действия полученного модификатора на состав. почвы были проведены опыты, целью которых являлось выявление изменений, происходящих в содержании и групповом составе гумуса почвы при внесении в нее модификатора. Причем опыты были проведены с различными вариантами внесения компонентов модификатора — отдельно чистой торфяной золы, раздельное внесение. золы и торфа; внесение предлагаемого модификатора.

Для опытов использовалась дерновоподзолистая супесчаная почва. Групповой состав оргайического вещества образцов проведен по общеизвестной методике (Пономаревой и Николаевой). Во всех опытах сохранялись эквивалентные соотношения компонентов. Повторность опытов 5-кратная, Данные качественного изменения почвы при внесении различных модификаторов приведены в табл.4.

Анализ данных табл.4 показывает„что наилучшие качественные изменения. почвы произошли при внесении предлагаемого модификатора; Увеличилось содержание углерода (С), а значит и веществ гумусовых кислот, уменьшилось содержание негидролизуемого остатка; В результате почва превращается в хорошо окультуренную.

Положительный эффект качественных изменений почвы при внесении в йее. предлагаемого модификатора происходит за счет следующих положительных моментов: исключение отрицательного влияния на органику почв; приводящее к ускоренной минерализации гумуса; снижение содержания подвижных форм железа и алюмийия, в результате чего высвобождается дополнительное количество связываемого ранее ими фосфора; обогащение азотом (из-за гидролиза торфа); растет (а не падает) содержание гумуса в почве, что ведет к увеличению урожая сельскохозяйственных культур. Операции извествования почв и обогащения ее органикой совмещаются, Неплохие результаты получены и при внесении золы и торфа, но при раздельном внесении, т.е. не в виде модификатора (состоящего из торфяной золы и торфа), а при внесении их отдельными порциями в почву.

Однако при сравнении их с показателями при варианте внесения модификатора видно, что они все же ниже, а содержание не- . гидролизуемого остатка выше, что играет отрицательную роль, так как он содержит больше смолистых веществ.и лигинина, в которых находится некоторое количество вредных соединений, что засоряет почву, Это показывает эффективность предлагаемого модификатора.

Пример 5. Для экспериментальной проверки действия при внесении в почву предлагаемого модификатора на урожай сельскохозяйственных культур были проведены опыты по выращиванию нескольких культур при различных вариантах внесения модификатора и отдеЛьно его составляющих компонентов.

В вегетационном опыте, проведенном в условиях оранжереи ботанического сада, на дерново-подзолистой супесчаной почве выращивали в течение 13 мес. З.культуры последовательно: салат, редис, ячмень, После снятия первой и второй культур каждый раз вносили нитроаммофоску состава 16:16:16 из расчета 0,1 r действующего вещества на

1 кг почвы. Кроме того, был.проведен опыт с паровым сосудом — сосуд с почвой, в котором не были высажены растения, но условия полива, закладки и наблюдения были сохранены, как и для других вариантов. Этот опыт являлся контрольным вариантом проверки возможности изменения органики почвы без влияния на нее процессов, происходящих при выращивании растений..Во всех опытах сохранялись соотношения компонентов. Повторность опытов 5-кратная.

Данные представлены в табл,5, Анализ табл,5показывает,,что в опыте 4 (с предлагаемым модификатором)наб юда-. ется максимальный урожай всех культур, что можно обьяснить более высоким содержанием гумуса, привнесенным с модификато-. ром азотом, устранением вреднего влияния железа и алюминия, высвобождением фосфора, а также лучшим режимом усвоения

° всех элементов питания, который наступает, когда элементы-питания вносятся на фоне органики (торфа, содержащегося в модификаторе), В этом варианте также не уменьшилось содержание гумуса, несмотря

1718724

10 на такой. интенсивный режим выращивания культур. Органика осталась на том же уров- не за счет дополнительного обогащения гу-, мусом торфа, при этом на органику почвы не было оказано жесткого гидролиэующего 5 влияния благодаря модификатору почвы.

В варианте с исходной золой (опыт 2) и в варианте с раздельным внесением эолы и торфа (опыт 3) зафиксировано снижение гумуса, что дает более низкий урожай культур, 10 чем в опыте с предлагаемым модификатором (опыт 4).

Пример 6. Для экспериментальной проверки предлагаемого модификатора был взят другой вид торфа —. переходный сосна-. 15 во-сфагновый со степенью разложения

22 Д. Соотношение зола:торф 1:0,35 (по объ-. ему), Анализировались партии модификатора, произведенные в разные, но следующие 20 один за другим дни. Партия — продукция, полученная за.месяц. Состав модификатора довольно стабилен, равномерность перемешивания высокая.

Э

Содержание элементов питания в по- 25 движной форме (0,2 н. HCI вытяжке) в модификаторе почв, приведено в табл.6.

Модификатор, полученный на переходном сосново-сфагновом торфе, был испытан в растениеводстве на дерново-подзолистой 30 супесчаной почве. Повторность опытов 5-. кратная, НСРо,м =1,94, Данные испытаний представлены в табл.7. 35

Как видно из табл.7, наибольший урожай наблюдался при использовании. модификатора с предлагаемым соотношением. компонентов. Это объясняется уменьшени-ем количества подвижных соединений же- 40 леза и алюминия, вредно влияющих на рост и развитие растений, При снижении количества вводимого торфа (соотношение 1:0,2 и менее) повышается содержание этих элементов при до-.45 вольно значительном росте показателя рН модификатора, что резко ограничивает допустимую дозу внесения, в ато, в свою очередь, уменьшает и поступление органики в почву.

При использовании более узкого соотношения (1:0,5 и т.д,) резко снижается рН модификатора, снижается процесс гидролиза органического вещества и .в результате значительного разбавления золы торфом снижается количество вносимых с модификатором макро- и микроэлементов.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что именно соотношение зола:торф при производстве модификатора, равное 1:(0,30,4), является оптимальным.

Технические преимущества изобретения заключаются в повышении эффективности модификатора почвы за счет снижения отрицательного действия соединений железа и алюминия, сохранения содержания гумуса почв, обогащения модификатора азотом, необходимым элементом питания для растений, гумусовыми веществами, обладающими стимулирующим действием.

Кроме того, повышаются такие свойства модификатора, как непылимость, неслеживаемость,. что упрощает его применение.

Изобретение обеспечивает получение экологически чистого модификатора почвы, с помощью которого достигается достаточно высокая степень окультуривания почвы, что ведет к повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Кроме того, решаются вопросы охраны окружающей среды за счет предотвращения вымывания из эолы во время ее хранения в отвалах минеральных веществ в почву. Это обеспечивается смешиванием золы не более двухдневной выдержки с тррфом, за счет чего все минеральные компоненты золы закрепляются торфом.

Формула изобретения

Модификатор для дерново-подзолистой супесчаной почвы содержащий торф и эолу каустобиолита, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, в качестве эолы каустобиолита он содержит торфяную золу сухого способа удаления не более двухдневной выдержки в объемном соотношении зола: торф.1:(0,3 — 0,4).

1718724

Таблица 1

Таблица 2

ТаблицаЗ

1718724

Табли цз

Почва исходная

Почва + модификатор (предлагаемый) Почва + известный модификатор (прототип) Показатели

2,67

2,68 2,68 2,83

2,83

О, 081

0,087. 0,090

0,088

0,084

1 31 1 42 1 65 1 31

1 30

0,92 0,92

0,98

0,92

1,05

С негидролизуемога остатКар

0,23

0,38

0,37 0,37

0,19 (г.к, - гуминовые кислоты> ф.к. - фульвовые кислоты.

Таблица 5

Содержание гумуса перед нача-.. лом опыта, Урожай ячменя, г сухого вещества на сосуд

Урожай салата, г сухого вещества на сосуд

Содержание гумуса к концу опыта, ь

Показатели

Опыт

4,1

34,1

34,7

156,1

158,2

87,5.

91,6

4,0

1 Почва исходная

3,9

Почва + зола торфяная + торф (раздельное внесение) 160,3

4,15

36,04

96,4

4;05

Почва + модификатор (предлагаемый) 162,2 98,7

4,15

4,10

4,1

4,1

36,9

Паровой сосуд с почвой

Почва + известный моди фикатор (прототип) 159,0 92,1

4,03

35,1

3,95

НСР при 0,95 уровне вероятности

0,045

1,3

0,35

1,75., Ф

Содержание гумуса в почве до начала опыта 4,12.

Таблица 6

С общ., Ъ

С в 1 н. Н БО (соединения, свяэанмые с кальцием), а

С гумусовых кислот (r.ê. + ф.к.), Ф, 0,1 н. ИаОН вытяжка (1 фракция)

C гумусовых кислот (г.к, + ф.к.), Ф, 0,02 н; NaOH вытяжка (11 фракция) 2 Почва + эола торфяная . 4,03

Почва + 1 Почва + зола тор- золя торфяная фяная + торф (раз дельное внесение}

Урожай корнеплодов редиса, г сухого ве- щества на сосуд

1718724

Таблица 7

Составитель Л, Кузнецова

Редактор О. Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 892 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5