Способ повышения водостойкости структуры дерново-подзолистой почвы
Владельцы патента RU 2430135:
Государственное учебно-научное учреждение факультет почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам повышения водостойкости почвенной структуры путем внесения в почвы различных веществ. Перед внесением в почву в щелочную вытяжку из торфа вводят алюминат щелочного металла, а затем проводят замену ионов щелочного металла на ионы водорода путем ионообменной обработки. Изобретение обеспечивает значительное повышение эффективности использования торфяных клеев для повышения водостойкости структуры дерново-подзолистой почвы. 1 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам повышения водостойкости почвенной структуры путем внесения в почвы различных веществ.
Известен способ повышения водостойкости почвенной структуры путем внесения нефтяного битума [1]. Он заключается в обработке почвы эмульсией нефтяного битума.
Основным недостатком данного способа является необходимость внесения высоких доз нефтяного битума - более 10 т/га.
Известен способ повышения водостойкости почвенной структуры путем внесения торфяных клеев [1]. Он заключается в получении щелочной вытяжки из торфа, ее нейтрализации и обработке этой вытяжкой почвы.
Основным недостатком данного способа является необходимость внесения высоких доз торфяных клеев - более 10 т/га.
Целью изобретения является увеличение эффективности использования торфяных клеев для повышения водостойкости структуры дерново-подзолистой почвы.
Техническая сущность изобретения заключается в том, что перед внесением в почву в щелочную вытяжку из торфа вводят алюминат щелочного металла, а затем проводят замену ионов щелочного металла на ионы водорода путем ионообменной обработки. Следует отметить, что торфяной клей представляет собой материал на основе коллоидных частиц, который должен выполнять в почвах достаточно сложные функции и обладать определенным набором свойств. Попытка создания такого материала путем обработки торфа раствором щелочи с последующей нейтрализацией полученного раствора приводит к получению торфяного клея с большим содержанием солей. При этом высокая ионная сила раствора сжимает клубки полимерных молекул гумуса и вызывает их коагуляцию. В результате ионообменной обработки размер клубков гумуса при нейтрализации торфяных клеев уменьшается незначительно, что способствует возникновению мостиков из этих клубков между почвенными частицами и увеличивает водопрочность почвенной структуры. Модификация торфяного клея алюминием упрочняет образующиеся между частицами мостики из клубков гумуса.
Поставленная задача решается путем приготовления щелочной вытяжки из торфа, добавления в нее алюмината щелочного металла, ее нейтрализации путем ионного обмена и внесения в дерново-подзолистую почву.
Предлагаемый способ позволяет значительно повысить эффективность использования торфяных клеев для повышения водостойкости структуры дерново-подзолистой почвы.
Нижеследующий пример раскрывает суть предлагаемого изобретения.
Пример 1.
Торфяные клеи готовили из низинного торфа. Использовали растворы 5% КОН при соотношении торф: КОН - 1:10. Полученную суспензию кипятили в течение 1 часа, охлаждали до комнатной температуры, настаивали еще в течение 1 часа и отделяли щелочную вытяжку от осадка центрифугированием.
Для приготовления растворов алюминия использовали препарат Al2O3 (для хроматографии), содержащий 80,2% основного вещества. Навеску препарата сплавляли с 5-10 г КОН в стеклоуглеродном тигле при 600С°. Плав выщелачивали водой. Полученный раствор переносили количественно в мерную колбу емкостью 250 мл, разбавляли до метки водой и перемешивали. Раствор хранили в пластмассовой посуде. Использовали растворы алюминия с концентрацией 2,54 мг/мл Al.
Для приготовления растворов торфяного клея с алюминием к торфяному клею, содержащему 10-12 мг/мл гумуса, добавляли определенное количество раствора алюминия.
Затем проводили обработку полученного раствора катионитом КУ-2 в Н-форме.
Содержание органического вещества в торфяных клеях определяли химическим анализом по известной методике [2].
Для определения водоустойчивости использовали агрегаты дерново-подзолистой почвы размером 4 мм. В агрегаты дозатором было добавлено по 10 мкл торфяного клея, модифицированного алюминием различных разбавлений. После этого агрегаты высушивали.
Водоустойчивость почвенных агрегатов определяли методом Андрианова в модификации Н.А.Качинского [3] в соответствии с изобретением [4].
Определяли водоустойчивость агрегатов дерново-подзолистой почвы при внесении в нее торфяных клеев модифицированных алюминием различных концентраций (табл. 1). Пересчет с концентрации торфяных клеев, выраженной в мг/мл, на расход торфяных клеев в т/га проводили, основываясь на весе изучаемых агрегатов, концентрации применяемых растворов, плотности почвы 1,1 т/м3 и пахотном слое, водоустойчивость структуры которого обеспечивали, глубиной 20 см.
| Таблица 1. Влияние расхода торфяного клея на водоустойчивость агрегатов дерново-подзолистой почвы. |
||
| № | Расход торфяных клеев, т/га | Водоустойчивость почвенных агрегатов, % |
| 1 | 3 | 99 |
| 2 | 2 | 97 |
| 3 | 1,5 | 95 |
| 4 |
|
|
| 5 | 0,7 | 25 |
| 6 | 0,5 | 12 |
Полученные результаты свидетельствуют, что водоустойчивость, соответствующая прототипу, возникает при вынесении 1 т/га.
По известному решению необходимо вносить 10 т/га.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить эффективность использования торфяных клеев для повышения водостойкости структуры дерново-подзолистой почвы, снизив необходимые дозы внесения торфяных клеев в 10 раз.
Литература
1. Вершинин П.В. Почвенная структура и условия ее формирования. - М.: Издательство академии наук СССР, 1958, с.148 и 151.
2. Теория и практика химического анализа почв. Под ред. Л.А.Воробьевой. М.: ГЕОС, 2006, с.120-124.
3. Качинский Н.А. Физика почвы. Ч 1. - М.: Высшая школа, 1965, с.309-312.
4. Федотов Г.Н., Поздняков А.И., Хан К.Ю. Способ определения водопрочности почвенных агрегатов. Патент РФ №2344420, Опубл. 2009.
Способ повышения водостойкости структуры дерново-подзолистой почвы, заключающийся в приготовлении щелочной вытяжки из торфа, ее нейтрализации и внесении в дерново-подзолистую почву, отличающийся тем, что перед нейтрализацией в щелочную вытяжку из торфа добавляют алюминат щелочного металла, а нейтрализацию проводят путем ионного обмена.
