Способ улучшения плодородия мерзлотных почв в условиях криолитозоны

Способ улучшения плодородия мерзлотных почв в условиях криолитозоны

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства, и может быть использовано для повышения плодородия при возделывании сельскохозяйственных культур.

Аналоги изобретения. Известен способ поэтапного воспроизводства плодородия почвы (Патент РФ 2256313, опубл. 24.09.2003), включающий беспокровный посев многокомпонентных смесей кормовых бобовых и злаковых многолетних трав на склонах, отличающийся тем, что предварительно выделяют каркасные линии рельефа склона и определяют обеспеченность почвы гумусом по элементам рельефа, при этом посев осуществляют путем поэтапного залужения и перезалужения, а подбор и соотношение компонентов смеси трав проводят с учетом обеспеченности почвы гумусом на различных элементах рельефа.

Недостатком этого способа является поэтапное воспроизводство.

Известен способ повышения плодородия почвы (Патент RU 2229782, опубл. 22.05.2003), может найти применение при улучшении плодородия почв в биологическом земледелии. Способ включает нарезку и разбрасывание соломы и заделку ее в почву с удобрениями. В качестве удобрений используют смесь спиртовой барды в количестве 150-200 л/га и минеральной воды в количестве 50-60 л/га. Способ позволяет снизить затраты на минеральные удобрения, сократить число проходов агрегатов по полю, уменьшить уплотнение почвы, сократить затраты на механизированную обработку в 3-4 раза.

Недостатком этого способа является дополнительные затраты (использование смеси спиртовой барды, минеральной воды).

Известен способ, при котором вносят минеральные и органические удобрения в подпахотный слой, используя при этом солому, навоз, тарор и ил (Патент №2004091, А01В 13/16, 1993).

Однако для осуществления известного способа необходимо значительное количество органического материала, который при появлении водной эрозии может смываться. Особенно неэффективен способ на склоновых каменистых почвах в горных и предгорных условиях.

Известен способ комплексной обработки почвы на склоновых землях (RU 2479972), включающий обработку прикатыванием почвы, посев семян и внесение удобрений, отличающийся тем, что участки подвергаются комплексной обработке поперек склона, осуществляемой одновременно рядом агроприемов: уборкой камней и формированием из них защитных террас по бокам участков, с последующим прикатыванием верхнего слоя и посева с внесением удобрений, причем каждый агрегат выполнен с возможностью регулирования глубины посева семян.

Наиболее близким техническим решением для улучшения плодородия почвы является способ, комплексной обработки почвы (RU 2479972), однако недостатком этого способа является обработка поперек склона, которая не соответствует нашим условиям.

Вся территория республики входит в зону сплошного распространения многолетнемерзлых пород. Мощность мерзлых пород в Центральной Якутии составляет 350-450 м, максимальные же глубины многолетнемерзлого слоя в отдельных территориях достигают 1500 м. Температура мерзлых пород в районе г. Якутска составляет (-4) - (-7)°С, минимальные температуры мерзлых пород равны (-9) - (-11)°С. Почвенные процессы, обеспечивающие рост и развитие растительного покрова, носят сезонный характер и развиваются в протаивающей за лето толще почвы, представляющей собой деятельный слой мерзлотных ландшафтов. Низкие температуры деятельного слоя препятствуют нормальному развитию микробиологических и биохимических процессов в почве, замедляют трансформацию органических остатков и снижают темп биологического круговорота веществ и энергии. В условиях слабой теплообеспеченности северных территорий в деятельном слое почв действует перманентный антагонизм тепла и влаги, который в комплексе с другими факторами приводит к формированию низкопродуктивных, крайне неустойчивых к изменению экзогенных условий экосистем.

Большое влияние многолетней мерзлоты на формирование почвенного покрова отмечали уже первые исследователи почв Якутии в 1912-1929 гг. (К.К. Никифоров, Р.И. Аболин, Г.И. Доленко, К.Д. Глинка, Г.Н. Огнев, Красюк). Е.И. Цыпленкин и др. (1941) влияние многолетней мерзлоты понимали шире, включая биологические, химические и физические аспекты почвообразования и их воздействия на возделываемые сельскохозяйственные культуры.

В условиях наличия многолетней мерзлоты в Центральной Якутии, агротехнологический прием обработки почвы с оборотом пласта и весенне-полевые мероприятия, проводимые в 4-5 приемов, особо деградируют структуры почвы, снижают плодородие, увеличивают потерю влаги и снижают урожай ввиду:

- маломощного гумусового слоя почвы (5-20 см);

- засушливого климата, низкой относительной влажности воздуха в летнее время (30-70%), способствующей интенсивному испарению почвенной влаги и высушиванию верхних слоев почвы;

- наиболее слабой обеспеченностью влагой в июне месяце, когда потребность в ней растений велика (период посев-всходы-кущение);

- особенно сильно почвенная засуха проявляется на урожайности сельскохозяйственных культур после засушливой осени, если в наиболее ответственные периоды роста и развития растений (3 декада мая, июнь, 1 декада июля) осадков выпадает мало или в пределах многолетней мерзлоты.

Специфические условия Центральной Якутии - короткий вегетационный период, холодные и бедные почвы (в зимнее время на восемь месяцев почвенный грунт промерзает, прекращаются все биологические, биохимические процессы жизнедеятельности) непромывной характер почвообразования определяют низкую биологическую активность и плодородие мерзлотных почв, что требует новых способов повышения биологической активности и плодородия почвы в условиях криолитозоны.

Техническим задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, убыстрение улучшения агрофизических свойств (уменьшение плотности почвы), ускорение повышения плодородия (сидеральный пар) и обогащение микробиоценоза мерзлотных почв, а также повышение влагосбережения в почве в условиях криолитозоны.

Технический результат изобретения - способ улучшения и сохранения плодородия почвы в условиях криолитозоны и повышения урожайности кормовых культур вследствие улучшения структуры почвы, уменьшения давления на почву, предотвращения ее деформации и уплотнения подпочвенных горизонтов путем использования многофункциональных почвообрабатывающих агрегатов по сидеральному пару (для зерновых культур) на мерзлотных почвах.

Технический результат достигается проведением комплекса агротехнических мероприятий:

- запахиванием тяжелой бороной БДТ-3,0 зеленой массы овса или бобово-злаковой смеси в фазе кущения (июль месяц) овса на глубину 18-20 см;

- использованием в основной обработке (сентябрь месяц) многофункционального почвообрабатывающего агрегата АПК-5,7 (рыхление почвы на глубину 16 см);

- проведением закрытия влаги (май месяц) игольчатой бороны БИГ-3А на глубину 4-6 см;

- применением в предпосевной обработке и посеве кормовых культур (июнь месяц) многофункционального почвообрабатывающего агрегата Обь-4-3Т (рыхление почвы на глубину 5-7 см, внесение минеральных удобрений в дозе (NPK)30, посев семян и прикатывание).

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем:

- использование сидерального пара, способствующего повышению содержания гумуса на 0,28% (содержание процента гумуса по чистому пару 2,89 и по сидеральному пару - 3,17).

- практическое использование многофункциональных технических средств и комплексов, обеспечивающие:

- снижение энергоемкости 1,5-2,0 раза по сравнению с традиционной технологией и повышающие производительность в 1,5-1,8 раза.

- сохранение влажности мерзлотных почв на 20-25% больше, чем по рекомендованным зональным технологиям обработки почв.

- улучшение агрофизических свойств в результате уменьшения плотности почв (объемная масса почвы по рекомендованным зональным технологиям обработки почвы составляет 1,23 г/м³, при ресурсосберегающей обработке - 1,18 г/м³).

- увеличение в 2 раза численности микроорганизмов в почве в слое 0-20 см от 120,8 млн в 1 гр. почвы при по зональной технологии обработки, до 232,0 млн в 1 гр. почвы.

- величина использования суммарного водопотребления на единицу урожая при заявляемом способе составляет 105,5 мм (при обработке по зональной технологии - 91 мм), что способствует повышению урожая до 147 ц/га зеленой массы и 10,4 ц/га зерна овса, при этом прибавка зеленой массы составляет 7 ц/га, зерна 1,5 ц/га.

Из вышеизложенного вытекает, что технической задачей заявляемого изобретения (способа) является убыстрение улучшения агрофизических свойств (уменьшение плотности почвы), ускорение повышения плодородия (сидеральный пар) и обогащение микробиоценоза мерзлотных почв, а также повышение влагосбережения в почве в условиях криолитозоны, что определяет отличительную особенность способа.

Заявленный способ повышения плодородия мерзлотных почв отличается от известных способов тем, что совместное использование сидерального пара и многофукциональных комплексных агрегатов улучшает агрофизические свойства почв, восстанавливает и сохраняет плодородие мерзлотных почв, убыстряет процесс разложения (вследствие повышения аэрации почвы) и накопления органического вещества в условиях криолитозоны.

Таким образом, обработка мерзлотных почв многофункциональными комплексными агрегатами и посев кормовых культур по сидеральному пару способствует улучшению плодородия почвы, увеличению продуктивности кормовых культур и обеспечивает экономическую эффективность с 1 га 1010,68 руб.

Использование заявленного способа позволяет улучшить плодородие мерзлотных почв, которые бедны азотом и имеют маломощный гумусовый слой, процесс разложения, накопления органического вещества ограничен мерзлым состоянием почвы в длительное время зимы.

Способ улучшения и сохранения плодородия мерзлотных почв, включающий использование сидерального пара, внесение минеральных удобрений и использование многофункциональных почвообрабатывающих агрегатов, отличающийся тем, что проводят закрытие влаги игольчатой бороной БИГ-3А на глубину 4-6 см, рыхление почвы на глубину 5-7 см, внесение минеральных удобрений в дозе (NPK)₃₀, посев кормовых культур и прикатывание почвообрабатывающим агрегатом Обь-4-ЗТ, зеленую массу кормовых культур запахивают тяжелой бороной БДТ-3,0, начиная от фазы кущения, на глубину 18-20 см, а рыхление почвы проводят почвообрабатывающим агрегатом АПК-5,7 на глубину 16 см.