СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ МЕРЗЛОТНЫХ ЗАСОЛЕННЫХ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ КРИОЛИТЗОНЫ
METHOD TO INCREASE FERTILITY OF PERMAFROST SALINE SOILS UNDER CONDITIONS OF CRYOLITE ZONE

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для повышения плодородия при возделывании сельскохозяйственных культур.
Аналоги изобретения. Известен способ повышения плодородия земель (Патент СССР 1648271 А1, А01С 21/00, опубл. 15.05.91, бюл. №18), при котором повышение плодородия земель осуществляется путем внесения навоза в почву с последующим разбрасыванием измельченной соломы по поверхности почвы и заделку ее в процессе подрезания слоя почвы из нижнего пахотного горизонта, выноса его на поверхность, разбрасывая поверх соломы. В результате контакта слоя навоза и соломы, перемешанной с почвой, после заделки соломы микроорганизмы разлагают органические вещества, образующиеся при анаэробном разложении навоза, тем самым ускоряя процесс образования гумуса.
Недостатком этого способа является многоэтапность, энергоемкость процесса внесения отдельно навоза, отдельно соломы, измельчение соломы, заделка навоза, заделка соломы через 10-15 дней.
Известен способ повышения плодородия обогащения почвы при возделывании сельскохозяйственных культур (Патент РФ 2172087 С2, А01С 21/00, С05F 11/08, опубл. 20.08.2001, бюл. №23).
Способ включает внесение в почву соломы злаковых культур. Дополнительно в почву вносят активатор разложения стерни (АРС) и активатор почвенной микрофлоры (АПМ). Измельченную солому во время уборки зерновых равномерно разбрасывают по полю 4-6 т/га с последующей заделкой в почву зяблевой вспашкой. Биопрепараты вносят весной под предпосевную культивацию на глубину 6-10 см в норме 1000 мл/га каждого.
Недостатком этого способа является многоэтапность и трудоемкость (внесение разных биопрепаратов), сезонность внесения (Патент РФ 218920 С1, А01С 21/00, опубл. 27.09.2002, бюл. №27).
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является следующий способ повышения плодородия почвы. Способ включает запашку соломы с удобрениями. Жидкий навоз, минеральные удобрения, известь и цеолит вносят по валкам соломы вслед за уборкой колосовых культур. При этом в межвалковом пространстве высевают сидеральную культуру. Осенью проводят поперечное дискование поля и чизельную обработку почвы. Изобретение позволяет повысить почвенное плодородие и снизить эрозионные процессы.
Недостатком этого способа является большая трудоемкость процесса; включает много компонентов, которые могут быть взаимозаменяемыми. Способ энергозатратный (Патент РФ 2251246 С2, A01С 21/00, С05G 1/00, опубл. 10.05.2005, бюл. №13).
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологиям использования удобрений. Способ заключается в том, что фосфоритную муку вносят в почву в количестве, необходимом для получения запрограммированного урожая, предварительно смешав ее с карбамидом и фосфогипсом. Изобретение позволяет использовать фосфоритную муку в качестве удобрения на почвах с нейтральной и близкой к ней кислотностью и повышает ее эффективность на кислых почвах.
Этот способ применяется к отдельным группам почв, в частности к кислым.
В заявляемых способах применяются методы биологического земледелия и химической мелиорации (сидеральные удобрения, фосфоритная мука, карбамид и фосфогипс).
В условиях наличия многолетней мерзлоты в Центральной Якутии известные способы повышения плодородия засоленных и солонцеватых земель недостаточно эффективны ввиду ограничения соле- и влагооборота в сезоннопротаивающем слое в 2,0-2,2 м.
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 градусов С, минимальные температуры мерзлых пород равны -9-11 градусов С. На равнинной части приповерхностные слои мерзлых грунтов включают «ледовый комплекс», состоящий из повторно-жильных льдов и вмещающих их пород. Повторно-жильные льды формируются в виде полигональной решетки в результате замерзания воды в морозобойных трещинах. На территории Центрально-Якутской равнины мощность повторно-жильных льдов составляет 40-60 м при ширине 3-7 м в верхней части, которые занимают более 50% объема ледового комплекса. Таяние ледового комплекса вызывает процесс термокарста и приводит к образованию аласных форм рельефа, который нигде не встречается в мире, кроме как в Центральной Якутии.
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 не устойчивых 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. Образование в средней части почвы пересушенного горизонта они объясняли конденсирующим действием мерзлоты, которая благодаря низким температурам притягивает к себе капиллярную и парообразную воду, разрывая этим капиллярную связь с вышележащим увлажненным горизонтом.
В.Г.Зольников (1954) действие многолетней мерзлоты на процесс почвообразования связывал с ограничением кругооборота влаги деятельным слоем почвы и препятствием образованию грунтовых вод. Отсутствие выноса продуктов выветривания и почвообразования в грунтовые воды приводит к пространственному совмещению большого геологического кругооборота веществ с малым биологическим кругооборотом и ограничивает их деятельность мощностью сезоннопротаивающего почвенного профиля. Этим объясняется широкое распространение засоленных и солонцеватых почв в семиаридных условиях региона. В данных условиях в почвах водный и тепловой режимы имеют между собой взаимную связь более тесную, чем где-либо, и отличающуюся резкой и быстрой изменяемостью в пространстве и времени.
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.
Технической задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков, убыстрение снижения щелочности засоленных почв и обогащения мерзлотных засоленных почв органическими и питательными веществами.
Технический результат изобретения - способ сохранения и повышения плодородия засоленных почв в условиях криолитозоны путем внесения химического мелиоранта (гипса) и сидерального удобрения на мерзлотных засоленных почвах.
Технический результат достигается запахиванием тяжелой бороной БДТ-3,0 зеленой массы овса 40 ц/га или викоовсяной смеси начиная от фазы кущения овса на глубину 18 см в полупаровом поле, в сентябре месяце вносится гипс разбрасывателем удобрений и запахивается. Проводится один раз в четыре года. В засушливых условиях Центральной Якутии гипсование проводится при орошении.
Влияние сидеральных удобрений на биологическую активность мерзлотных почв в условиях криолитозоны показало, что:
- численность микроорганизмов, учитываемых на МПА (утилизирующих органические источники азота) низкая - около 10-15 млн КОЕ/ г почвы;
- реакция численности группы на запашку сидерата отмечалась к августу следующего после запашки года и была максимальной во второй год последействия;
- динамика численности микроорганизмов, учитываемых на КАА (утилизирующие минеральные источники азота), была во многом сходной с таковой учитываемых на МПА.
Таким образом, процессы минерализации зеленой массы в исследуемой почве в условиях криолитозоны крайне заторможены. Ответная реакция микрофлоры наблюдается только через год после запашки, а последействие сохраняется в течение 2-3 лет. Сидеральные удобрения оказывают влияние не только на численность микроорганизмов, но и на групповой состав, что приводит к усиленному размножению бактерий и актиномицетов. При этом содержание бактерий составляет 85-90% от общей численности микроорганизмов.
Положительный баланс гумуса сидерата в мерзлотных лугово-черноземных засоленных почвах наблюдается +229,7 кг/га.
Из вышеизложенного вытекает, что техническая задача заявляемого изобретения (способа) - убыстрение снижения щелочности засоленных почв и обогащения мерзлотных засоленных почв органическими и питательными веществами в условиях, совершенно отличающихся, т.е. в условиях криолитозоны (вечной мерзлоты), что определяет отличительную особенность способа.
Использование заявленного изобретения позволяет увеличить плодородие мерзлотных засоленных почв, которые бедны азотом и процесс разложения и накопления органического вещества ограничен мерзлым состоянием почвы в длительное время зимы.
Технический результат достигается тем, что в мерзлотные засоленные почвы вносится гипс в дозе 8 т на га на фоне сидерального удобрения. Внесение гипса способствует рассолонцеванию почвы в слое до 0-40 см, процент вытесненного Na от общего его количества равен до 65,5. В результате урожайность кормовых культур повысилась до 40%. Последействие сидерального удобрения способствовало увеличению содержания процента гумуса мерзлотных засоленных почв на 0,59% (3,73) и снижению рН на 1,1% (7,45).
Анализ содержания поглощенного натрия показывает, что на всех вариантах степень солонцеватости уменьшилась от слабосолонцеватой (6,73%) до несолонцеватой (4,99-2,06%).
Заявленный способ повышения плодородия почв отличается от известных способов тем, что совместное внесение сидеральных удобрений с гипсом восстанавливает и сохраняет плодородие засоленных земель в условиях криолитозоны.
Способ повышения плодородия мерзлотных засоленных земель улучшает химический состав почвы, увеличивает продуктивность кормовых культур и обеспечивает чистый доход в 1,5-2 раза.
Использование заявленного изобретения позволяет увеличить плодородие мерзлотных засоленных почв, которые бедны азотом и процесс разложения и накопления органического вещества ограничен мерзлым состоянием почвы в длительное время зимы.