РЫХЛИТЕЛЬ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ БИОПРОДУКТИВНОСТИ ГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ
RIPPER TO RESTORE BIOPRODUCTIVITY OF CLAY SOIL

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к повышению плодородия глинистых почв за счет восстановления их структуры, а также может быть использовано для вовлечения бросовых земель в сельскохозяйственный оборот, облагораживания территорий, оказавшихся в зоне интенсивного влияния промышленных предприятий, на территориях жилой и промышленной застройки.
Глинистые почвы являются тяжелыми грунтами, обладающими повышенной плотностью и вязкостью. При увлажнении они чрезмерно слипаются и становятся почти непригодными для обработки и выращивания растений. Кроме того, с повышенной плотностью глинистых грунтов связана их низкая воздухопроницаемость, что делает успешное выращивание на них растений почти невозможным, так как к корням не поступает достаточного количества кислорода. Это, в свою очередь, приводит к торможению роста и развития растительных видов. Отсутствие кислорода губительно действует и на микроорганизмы, обитающие в почве и являющиеся важной составляющей процесса почвообразования. Недостаток воздуха приводит к тому, что замедляется распад органических компонентов почвы. В результате грунт становится бедным, а растения не получают требующихся им для нормального развития питательных веществ. Такие почвы обычно практически не пропускают влагу, что обусловливает невозможность развития внутренней капиллярной системы, являющейся важным условием создания оптимальной среды для роста растений. При увлажнении вода задерживается в поверхностных слоях глинистых почв, в большом количестве скапливаясь в прикорневой зоне высаженных растений, в результате чего растения загнивают и погибают. Вовлечение указанных земель в сельскохозяйственный оборот производится путем периодического внесения в них крупнозернистого песка, золы, торфа, извести, цеолита и пр., а биологические качества повышают введением органических удобрений (см. патенты РФ №2049107, №2193590).
Известен способ мелиорации почв (патент РФ №2091423), в котором измельченную до крупности 1-2 мм опал-кристобалитовую породу смешивают со стандартным торфоопилочным субстратом и вносят в почву в количестве от 10 до 20 мас. %, затем производят полный цикл выращивания культур по традиционной технологии.
Недостатком известного технического решения является пониженная водопроницаемость грунта, обусловленная формой поверхности измельченной опал-кристобалитовой породы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является патент РФ №2411281, в котором состав для восстановления биопродуктивности глинистых почв содержит органическое удобрение сапропель и естественный рыхлитель, запахиваемые в почву на глубину 10-15 см, а в качестве естественного рыхлителя используется отсев карьеров строительных материалов при следующем массовом соотношении компонентов, %:
сапропель
8-12
отсев карьеров строительных материалов
13-32
верхний слой глинистой почвы
остальное,
кроме того, в качестве рыхлителя используются нетоксичные отходы металлургического производства.
Недостатком известного технического решения является недостаточно высокая водопроницаемость глинистого почвогрунта, объясняемая формой поверхности применяемых рыхлителей.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение водопроницаемости глинистого почвогрунта.
3
Указанный результат достигается тем, что в качестве рыхлителя для восстановления продуктивности глинистой почвы применяют магнийсиликатный проппант. Насыпной вес проппанта составляет не более 1,6 г/см. Кроме того, заявляемый рыхлитель может быть использован в составах для восстановления биопродуктивности глинистых почв совместно с органическим удобрением - сопропелем или другим удобрением.
3
Магнийсиликатные проппанты предназначены для использования в качестве расклинивающих агентов при добыче нефти или газа методом гидравлического разрыва пласта - ГРП и представляют собой керамические гранулы с насыпной плотностью, как правило, менее 1,6 г/см, поверхность которых обладает высокими показателями сферичности и округлости. Применение проппанта увеличивает поток текучих сред из нефтяного или газового резервуара в скважину за счет увеличения общей площади контакта между резервуаром и скважиной, а также за счет того, что слой проппанта в трещине имеет более высокую проницаемость, чем проницаемость пласта. Производство проппанта включает в себя помол исходной шихты, ее грануляцию и пофракционный обжиг гранул. ГОСТом 54571-2011 установлен следующий фракционный состав выпускаемого магнийсиликатного проппанта, мм: 0,2-0,4; 0,3-0,6; 0,85-1,2; 1,0-1,7; 1,4-2,0.
Использование магнийсиликатного проппанта в качестве рыхлителя почвы позволяет повысить ее водопроницаемость, в том числе и за счет наличия у проппанта поверхности с высокими показателями сферичности и округлости. Кроме того, пофракционный обжиг проппанта дает возможность фракционирования материала непосредственно после обжига каждой конкретной товарной фракции, что, в свою очередь, позволяет заранее формировать зерновой состав рыхлителя применительно к различным типам почв. Необходимо особо отметить тот факт, что, имея слабощелочную реакцию, магнийсиликатный проппант может снижать избыточную кислотность грунтов, подвергшихся воздействию кислотных дождей.
Пример осуществления изобретения
В качестве глинистой почвы использовались полиминеральные глины Сухоложского района. В качестве рыхлителя использовали смесь фракций магнийсиликатного проппанта размером 0,2-1,7 мм. Рыхлитель в количестве 15 масс. % запахивали в почву на глубину 10-15 см. Затем проводили измерение водопроницаемости почвогрунта методом заливки площадок. Параллельно проводили измерения водопроницаемости исходного почвогрунта и почвогрунта с использованием в качестве рыхлителя отсева гранита Курманского месторождения фракции 0,2-1,7 мм в количестве 15 масс. % (по аналогии с патентом РФ №2411281). Результаты измерений представлены в таблице.
Анализ данных таблицы показывает, что использование в качестве рыхлителя магнийсиликатного проппанта повышает водопроницаемость почвогрунта по сравнению с прототипом (пример 3), что в конечном итоге способствует повышению биопродуктивности глинистых почв. Кроме того, пониженная насыпная плотность магнийсиликатного проппанта позволяет уменьшить количество вводимого рыхлителя в сравнении с прототипом.