Способ повышения плодородия почв

Способ повышения плодородия почв

Реферат

Изобретение относится к способу повышения плодородия почв, загрязненных остатками гербицидов (ксенобиотиками), и может быть использовано в области сельского и лесного хозяйства, а также при решении проблем защиты литосферы.

Известен способ защиты почв и дерна, загрязненных пестицидами, путем разбрызгивания водной суспензии порошкового активного угля (АУ) с поверхностно-активными веществами, пеноудаляющими и суспензирующими агентами на поверхности почвы из расчета 4 л суспензии на 100 м² обрабатываемой площади (см. патент США №4585753, кл. B01J 20/20, B01J 10/26, опубл. 29.04 86).

Недостатком известного способа является низкая эффективность очистки почвы, т.к. пористая система АУ заблокирована органическими наполнителями.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ повышения плодородия почв, загрязненных остатками гербицидов типа хлорсульфурона, включающий внесение в почву АУ с отношением объема микропор к суммарному объему пор 0,26-0,70, причем внесение АУ осуществляют до высева семян с последующей заделкой его на глубину 1-3 глубины высева (см. патент РФ №2129368, кл. A01N 25/32 и А01В 79/02, опубл. 27.04.99).

Недостатком известного способа является низкое повышение плодородия почв, загрязненных таким ксенобиотиком как метсульфон - метил, являющимся действующим веществом гербицида «Зингер, СП», применяемого при возделывании зерновых культур.

Техническим результатом является повышение плодородия почв, загрязненных остатками гербицида «Зингер, СП».

Указанный технический результат достигается предложенным способом, включающим приготовление АУ, внесение его в почву, загрязненную ксенобиотиками, и выращивание культурных растений, причем используют АУ, имеющий соотношение микропор, мезопор и макропор равное 1,0:(0,2-1,5):(1,5-6,0), при этом размер микропор составляет 1,2-1,6 нм, активный уголь вносят в почву в дозах 50-400 кг/га, а внесение осуществляют в зерненом виде с размерами частиц 0,3-0,8 мм или в виде водной суспензии активного угля с размерами частиц <100 мкм при содержании угля в суспензии 2-10 мас.%.

Отличие предложенного способа от известного состоит в том, что используют АУ, имеющий соотношение микропор, мезопор и макропор равное 1,0:(0,2-1,5):(1,5-6,0), при этом размер микропор составляет 1,2-1,6 нм, активный уголь вносят в почву в дозах 50-400 кг/га, а внесение осуществляют в зерненом виде с размерами частиц 0,3-0,8 мм или в виде водной суспензии активного угля с размерами частиц <100 мкм при содержании угля в суспензии 2-10 мас.%.

Из научно-технической и патентной литературы авторам не известен способ повышения плодородия почв путем использования АУ, имеющего соотношение микропор, мезопор и макропор равное 1,0:(0,2-1,5):(1,5-6,0), при этом размер микропор составляет 1,2-1,6 нм, активный уголь вносят в почву в дозах 50-400 кг/га, а внесение осуществляют в зерненом виде с размерами частиц 0,3-0,8 мм или в виде водной суспензии активного угля с размерами частиц <100 мкм при содержании угля в суспензии 2-10 мас.%.

Сущность изобретения заключается в следующем. Последействие любого гербицида на культурные растения, высеваемые в севообороте, сводится к поражающему воздействию на молодые растения как остатков самого гербицида, так и продуктов его деструкции в почвенной системе. При этом сам гербицид является высокомолекулярным соединением, которое извлекается эффективно из почвенного раствора мезопорами, а продукты деструкции - это, как правило, низкомолекулярные вещества, которые эффективно извлекаются из почвенного раствора микропорами. При этом размеры микропор имеют важное значение как с точки зрения силы адсорбционного взаимодействия (чем тоньше микропора, тем сильнее энергия адсорбции), так и с точки зрения стерического фактора (ситового эффекта).

С другой стороны, важно иметь не только высокую адсорбционную составляющую, но и хорошую кинетику поглощения ксенобиотика (в данном случае остатков гербицида и продуктов его деструкции), чтобы быстро удалить его из почвенной среды. Все оптимальные параметры пористой структуры АУ и их соотношения устанавливаются в процессе эксперимента.

Естественно, доза угля подбирается в зависимости от конкретного загрязняющего гербицида, а осуществление внесения его в почву требует подбора зерненой формы и состава суспензии.

Способ осуществляют следующим образом. Для высева тест-культуры подсолнечника использовали горшки вместимостью 600 г почвы, которую загрязняли гербицидом «Зингер, СП» в дозе, соответствующей 5 г/га, и вводили соответствующую дозу (от 50 до 400 кг/га) АУ, имеющего соотношение микропор, мезопор и макропор 1,0:(0,2-1,5):(1,5-6,0), при этом размер микропор составляет 1,2-1,6 нм. Уголь вносили как в зерненом виде (0,3-0,8 мм), так и в виде водной суспензии порошкового АУ (<100 мкм) с содержанием угля 2-10 мас.%. Почву тщательно перемешивали и высевали в нее семена подсолнечника. По истечении вегетационного периода (30 суток) срезали зеленую массу под корень и проводили ее взвешивание на электронных весах. Повышение плодородия оценивали по увеличению в процентах зеленой массы подсолнечника по сравнению с таковой в горшке, где не вводили АУ. Повышение плодородия почвы при защите растения подсолнечника по предлагаемому способу составило 220-250%. Опыты, проведенные на масличных (рапс, рыжик) и овощных (томат, огурец, свекла) культурах по повышению их плодородия на почвах, загрязненных гербицидом «Зингер, СП», дали результат 220-230%. Повышение плодородия при защите растений подсолнечника по известному способу (патент РФ №2129368) составило 110-15-%.

Пример 1.

Берут почву, загрязненную «Зингер, СП», как написано выше, и вводят в нее из расчета 50 кг/га АУ с размером зерен 0,3-0,8 мм и соотношением микропор, мезопор и макропор 1,0:0,2:1,5 при размере микропор 1,2 нм. Высаживают семена подсолнечника и ведут вегетационный опыт в течение 30 дней. Повышение плодородия почвы в этом случае составило 220%.

Пример 2.

Осуществление процесса как в примере 1 за исключением того, что в почву вводят 400 кг/га АУ с размером зерен 0,3-0,8 мм и соотношением микропор, мезопор и макропор 1,0:1,5:6,0 при размере микропор 1,6 нм. Повышение плодородия почвы в этом случае составило 230%.

Пример 3.

Осуществление процесса как в примере 1 за исключением того, что в почву вводят 150 кг/га АУ с размером зерен 0,3-0,8 мм и соотношением микропор, мезопор и макропор 1,0:1,0:3,0 и размером микропор 1,4 нм. Повышение плодородия почвы в этом случае составило 250%.

Пример 4.

Берут порошковый АУ с размером частиц <100 мкм, имеющий соотношение микропор, мезопор и макропор 1,0:1,0:3,0, и готовят его водную суспензию 2-10 мас.% угля в воде. Затем обрабатывают этой суспензией почву, загрязненную гербицидом «Зингер, СП», из расчета введения дозы 150 кг/га. Повышение плодородия почвы в этом случае составило 240%.

В результате многочисленных вегетационных опытов на подсолнечнике, ряде овощных и масличных культур были определены оптимальные интервалы параметров заявляемого технического решения.

Так, если соотношение микропор, мезопор и макропор было меньше 1,0:0,2:1,5, то за счет снижения доли транспортных микропор ухудшалась кинетика поглощения гербицида и продуктов его деструкции и высеваемые зерна успевали поражаться. Если же соотношение микропор, мезопор и макропор было выше чем 1,0:1,5:6,0, то, хотя кинетика поглощения повышалась, резко падала сама сорбционная способность угля, так как адсорбция в основном ведется в микропорах. При этом сам размер щелевидных микропор очень важен, так как при размере менее 1,2 нм имеет место стерический фактор и гербицид в пору не проникает, а при размере щелевидных микропор более 1,6 нм уменьшается энергия адсорбции и низкомолекулярные продукты деструкции гербицида слабо сорбируются.

Установление необходимой дозы АУ показало, что при дозе менее 50 кг/га нет равномерности его распределения в почве и, следовательно, эффект детоксикации ее снижается, а при дозе выше 400 кг/га ухудшается экономика технологии защиты растений.

Исследования показали также, что оптимальное зернение АУ должно быть 0,3-0,8 мм, так как при зернении менее 0,3 мм идет сильное пыление, а при зернении выше 0,8 мм АУ трудно высевать туковысевающей техникой.

При внесении водной суспензии размер частиц <100 мкм позволяет ей хорошо проходить через распыляющее сопло. В то же время масса АУ в суспензии должна быть 2-10 мас.%, так как при содержании АУ более 10% суспензия плохо продавливается через сопло, а при содержании АУ менее 2% значителен расход воды.

Таким образом, из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а именно повышение плодородия почв, зараженных остатками гербицида «Зингер, СП» (в 1,5-2,2 раза по сравнению с известным способом), а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

1. Способ повышения плодородия почв, загрязненных ксенобиотиками, включающий приготовление активного угля, внесение его в почву и выращивание культурных растений, отличающийся тем, что используют активный уголь, имеющий соотношение микропор, мезопор и макропор равное 1,0:(0,2-1,5):(1,5-6,0), при этом размер микропор составляет 1,2-1,6 нм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активный уголь вносят в почву в дозах 50-400 кг/га.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что внесение активного угля в почву осуществляют в зерненом виде с размерами частиц 0,3-0,8 мм или в виде водной суспензии активного угля с размерами частиц <100 мкм при содержании угля в суспензии 2-10 мас.%.