СОСТАВ ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ КИСЛЫХ ПОЧВ
COMPOSITION FOR NEUTRALISING ACIDIC SOILS

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для выращивания зерновых и пропашных культур на кислых почвах.
Известно удобрение для кислых почв черноземной зоны (Шиян П.Н. и др. Новое известковое удобрение. - Журнал "Сахарная свекла". - Колос, N 6, 1993, с.13), содержащее 84-90 мас. % карбоната кальция, находящегося в мелкодисперсной форме со средними размерами частиц 17 мкм.
Недостатком известкового удобрения является необходимость обеспечения тонкого помола, кроме того, мелкодисперсная структура карбоната кальция обеспечивает высокую начальную скорость взаимодействия с почвой только на начальных этапах севооборота.
Известно известковое удобрение (патент RU №2078067, опубл. 24.07.1997), для зерновых и пропашных сельскохозяйственных культур, которое включает в качестве мелиоранта известняковую муку и в качестве дополнительного мелиоранта карбонат кальция.
Недостатком является подверженность воздействию атмосферных осадков предложенного состава в теплое время года, так как известняковая мука превращается в тестообразную мягкую массу и теряет сыпучесть, а при последующем высыхании цементируется и становится непригодной для внесения в почву.
3
3
Известно известковое удобрение, преимущественно для кислых почв и осолодевающих солонцовых почв, (патент RU№2446133 опубл. 27.03.2012)представляющее собой мелиорант в виде содержащего карбоната кальция дефекат, представляющий собой фильтрационный осадок свеклосахарного производства, отличающееся тем, что в качестве мелиоранта использован дефекат химической формулы CaCO+MgCO в виде рассыпчатого порошка с фракцией до 5,0 мм и 45 мас. % и с содержанием органического вещества 20 мас. % при влажности 20%.
Недостатком известкового удобрения является многокомпонентность, необходимостью предварительной сушки сырья, а также избыточное накопление в процессе производства отхода крупностью более 5 мм.
Известно органоминеральное удобрение-мелиорант (патент RU № 2115641, опубл. 20.07.1998), содержащее смесь торфа и сапропеля, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит цеолитовый туф с размером частиц 1, - 5,0 мм, известковую муку и хитин либо его производные или хитозан либо его производные.
Недостатками органоминерального удобрения-мелиоранта являются сложность технологического процесса производства состава; многокомпонентность состава.
Известно известковое удобрение для кислых почв(патент RU № 2684598, опубл. 09.04.2019) принятый за прототип, представляющее собой мелиорант в виде известь содержащего отхода глиноземного производства, где в качестве мелиоранта используют пыль 1-3 полей электрофильтра печей спекания глиноземного производства в виде тонкодисперсного порошка с фракцией менее 20 мкм.
Недостатком является ограниченность использования данного состава ввиду специфики получения данной пыли, а также неоднородный состав и экологическая опасность компонентов.
Техническим результатом является снижение кислотности почв и утилизация доступного отхода с возможностью его полезного использования в сельском хозяйстве.
Технический результат достигается тем, что в качестве мелиоранта используют известняковый щебень фракции от 8 до 25 мм равномерно перемешанный с торфом и кислой почвой, при следующем массовом соотношении компонентов, % мас.:
Известняковый щебень фракции 8-25 мм
13-32
Торф
8-12
Кислая почва
остальное
Заявляемый состав для нейтрализации кислых почв, включает в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие, % мас.:
Известняковый щебень фракции 8-25 мм
13-32
Торф
8-12
Кислая почва
остальное,
характеризуется показателем рН от 5 до 6.
Для данного состава применяется торф, содержащий не менее 75% органики. Массовая доля влаги - не более 65%. За счет содержания растительных волокон торф способствует улучшению аэрации и водопроницаемости грунта. Торф вносится для придания грунту пористости, питательности, воздухо- и влагоемкости.
Известняковый щебень фракции 8-25 мм является побочным продуктом предприятий по добыче строительных материалов, где известняковый щебень сортируется по 3 фракциям: 60-100 мм, 25-60 мм и 8-25 мм. Более крупные фракции являются ценным сырьем на строительном рынке, а фракция 8-25 мм классифицируется на предприятиях как отход.
Для определения допустимого внесения известнякового щебня фракции от 8 до 25 мм в почву в агрохимических целях был произведен анализ известнякового щебня фракции от 8 до 25 мм, в том числе на содержание тяжелых металлов, валовое содержание и содержание подвижных форм.
Результаты анализа представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Содержание металлов в известняковом щебне фракции от 8 до 25 мм
Показатель
Массовая доля мг/кг
ОДК [ГН 2.1.7.2511-09], мг/кг
ПДК [ГН 2.1.7.2041-06], мг/кг
Валовое содержание
Содержание подвижных форм
Cd
0,74
н/о
1
-
Mn
23
н/о
1500
-
Cu
0,47
0,16
66
3
Zn
1,2
0,018
110
23
Pb
менее 0,1
менее 0,01
32
6
Ni
1,2
0,048
40
4
As
менее 0,1
н/о
2
-
V
2,1
н/о
150
-
Sb
менее 0,1
н/о
4,5
-
Со
н/о
0,104
-
5
Cr
н/о
0,021
-
6
Исходя из результатов анализа, можно сделать вывод, что ни один показатель не превышает установленных норм, следовательно, данный известняковый щебень фракции от 8 до 25 мм при внесении в почву не окажет негативного влияния.
Безопасность применения данного вида отходов подтверждает тот факт, что по данным паспорта безопасности химической продукции удельная активность естественных радионуклидов данного известнякового щебня фракции от 8 до 25 мм соответствует 1 классу, не более 370 Бк/кг, строительных материалов. Следовательно, данный известняковый щебень фракции от 8 до 25 мм может использоваться без ограничений по радиационному фактору.
Основной характеристикой эффективности использования мелиоранта для кислых почв является его нейтрализующая способность.
3
3
В известняковом щебне фракции от 8 до 25 мм в качестве нейтрализатора будут выступать СаСО,MgCO. Состав известнякового щебня фракции от 8 до 25 мм представлен на таблице 2.
Таблица 2 - состав известнякового щебня фракции от 8 до 25 мм
Соединение
% мас.
CaCO<sub>3</sub>, не менее
95,0 -97,0
SiO<sub>2</sub>, не более
3,0 - 5,0
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, не более
1,5 - 2,0
MgCO<sub>3</sub>, не более
0,5 - 3,0
CaSO<sub>4</sub>, не более
0,15-0,3
S, не более
0,06
P, не более
0,06
Эффективность предлагаемого состава доказана лабораторными испытаниями. В ходе лабораторного анализа в Центре коллективного пользования Горного университета было установлено, что используемые составы обладают нейтрализующей способностью 97,08%.Определение нейтрализующей способности производилось методом обратного титрования, при котором исследуемый образец растворялся в избытке стандартного раствора соляной кислоты, а далее прореагировавший раствор оттитровывался стандартным раствором щелочи.Содержание нейтрализующих агентов эквивалентно кислоте, вступившей в реакцию, и равно разности начального и конечного содержания соляной кислоты в растворе.
3
3
3
3
3
Полученное значение нейтрализующей способности указывает на то, что 97,08% массы известнякового щебня фракции 8-25 мм может вступить в реакцию нейтрализации. Кроме этого стоит отметить, что значение нейтрализующей способности известнякового щебня фракции 8-25 мм соответствует содержанию CaCO и MgCO(в пересчете на CaCO), следовательно, в реакцию нейтрализации CaCO и MgCO вступают полностью.
В качестве тест-культуры выбраны однолетняя культура горох овощной Pisumsativum (Горох Амброзия) и многолетняя культура газонная трава Loliumperenne (Райграс пастбищный).
Для эксперимента была использована кислая с переходом в слабокислую pH 5,3 дерново-подзолистая почва Курортного района г.Санкт-Петербурга и верховой торф с месторождения Ленинградской области.
Помимо учета содержания металлов, рассчитывалась доза внесения известнякового щебня фракции 8-25 мм по гидролитической кислотности почвы, то есть, определялась масса известнякового щебня фракции 8-25 мм, которую необходимо внести для нейтрализации кислотности.
По результатам расчета доза внесения известнякового щебня фракции 8-25 мм составила 15,5 т/га в смеси с торфом и кислой почвы при однородном смешивании на глубину 30 см.
Состав готовится следующим образом: известняковый щебень фракции 8-25 мм равномерно смешивается в типовых смесителях с торфом, после чего полученная смесь перемешивается до однородного состояния с кислой почвой в типовых смесителях и вносится на глубину до 30 см ручным способом.
Эффективность применения состава была доказана лабораторными исследованиями в аккредитованном Центре коллективного пользования Санкт-Петербургского горного университета и подтверждается следующими примерами.
Пример №1. Для нейтрализации кислых почв в лабораторных условиях на площади 10 м. кв. происходит однородное смешивание на глубину 30 см кислой почвы, 9,5 кг торфа и 15,5 кг известнякового щебня фракции 8-25 мм, при условии, что рН почвы от 5 до 5,5. Высаживают однолетние и многолетние культуры. Затем проводят измерения всхожести высоту растений.
Пример №2. Для нейтрализации кислых почв в натурных условиях на площади 15 000 м. кв. происходит однородное смешивание на глубину 30 см кислой почвы, 4 218 кг торфа и 11 250 кг известнякового щебня фракции 8-25 мм, при условии, что рН почвы 5,5-6.
Дополнительно было создано 8 экспериментальных площадок: 2 фоновых, 3 для многолетних растений и 3 для однолетних растений с различным соотношением состава смеси.
В течение эксперимента замерялись показатели всхожести и средней высоты аэральной части растений, по которым можно судить об эффективности использования смеси в качестве нейтрализатора кислотности почвы.
Результаты эксперимента представлены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3 - Всхожесть и средняя высота Pisumsativum в модельных образцах
Модельный образец
Известняковый щебень фракции 8-25 мм
Торф
Кислая почва
Всхожесть (7 суток)
Средняя высота (по сравнению с контролем)
Масс %
%
д.е
Контроль
0
0
100
80
1
1
13
8
79
84
1,26
2
25
10
65
90
1,11
3
32
12
56
84
1,08
4
5
20
80
75
- 1,1
Таблица 4 - Всхожесть и средняя высота Loliumperenne в модельных образцах
Модельный образец
Известняковый щебень фракции 8-25 мм
Торф
Кислая почва
Всхожесть (7 суток)
Средняя высота (по сравнению с контролем)
Масс %
%
д.е
Контроль
0
0
100
29
1
1
13
8
79
41
1,11
2
25
10
65
36
-1,1
3
32
12
56
34
1,18
4
5
20
80
25
-1,2
Использование смеси известнякового щебня фракции 8-25 мм, торфа и кислой почвы способствует снижению кислотности почвы, что подтверждается положительным воздействием на рост и развитие растений, на примере Pisumsativum и Loliumperenne. Данная смесь может быть использована в сельском хозяйстве и при проведении биологического этапа рекультивации нарушенных земель.