СПОСОБ БИОМЕЛИОРАЦИИ БОГАРНЫХ ЗЕМЕЛЬ С ПОДПОЧВЕННЫМ СЛОЕМ СОЛОНЦА
METHOD FOR BIOMELIORATION OF DRY LANDS WITH SUBSOIL SOLONETZ LAYER

Изобретение относится к области биомелиорации сельскохозяйственных земель с наличием пятен солонцеватой почвы, комплексов солонцов и подпочвенных слоев солонца, а именно, для производства работ на лугах и пашне с рассолением почвы, рыхлением линз солонца, высевом семян, накоплением воды и одновременной утилизацией предварительно измельченной смеси органической биомассы. Предлагаемый способ, в частности, относится к созданию водорегулирующего экрана с внесением мелиоранта в разрыхленные почвенные и подпочвенные пограничные слои при глубокой ярусной обработке слоев солонца, удалении солей из верхнего слоя почвы, высеве семян, а конкретнее к возделыванию на маячной полосе травосмеси из солестойких растений (например, амарант - высотой 0,6-3,0 м либо солодка - 0,5-1,5 м, вейник ланцетный - 0,6-1,3 м, вероника длиннолистая - 0,6-0,8 м) и в качестве покровной культуры в междурядье посев злаковых растений (ячмень короткоостистый - высотой 0,5-0,6 м либо мятлик однолетний - 0,08-0,1 м), а над экраном на обрабатываемой полосе - бобовых (клевер - высотой 0,08-0,5 м либо люцерна малая - 0,1-0,25 м), кукурузы и однолетних зерновых (рожь, пшеница).
Сущность проблемы состоит в том, что в целях восстановления функционирования лугов и пашни на залежных и богарных землях, наряду с предотвращением при транспирации воды по капиллярам выноса солей на поверхность почвы, требуется сохранение поверхностного слоя почвы для устранения возможности ветровой и водной эрозии, осуществление обработки пашни и лугов с внесением в солонцеватую почву жидкого навоза и водного раствора с азотфиксирующими микроорганизмами, обработки слоя почвы и подпочвенного грунта с внесением мелиоранта, разноглубинного объемного рыхления грунта с созданием ниже слоя солонцовой линзы активного экрана, аккумулирующего избыток фосфорных и калийных удобрений, регулирующего количество воды над экраном для развития корневой массы растений, из смеси семян, посеянной на обработанных полосах, что обеспечит повышение продуктивности мелиорируемых богарных земель.
Известен способ комплексной мелиорации солонцовых почв в условиях орошения, включающий: почвенное агромелиоративное обследование участка, высев озимых сельскохозяйственные культур, уборку зерна с одновременным с измельчением соломы и разбросом ее по полю, после чего поверхностно вносят жидкий навоз и мелиорант - фосфогипс, с заделыванием в почву на глубину 28-30 см дискованием с использованием тяжелых дисковых орудий, посев и возделывание суданской травы в качестве фитомелиоранта, причем количество измельченной соломы составляет не менее 5-6 т/га, жидкого навоза - из расчета 40 т/га, а фосфогипса - из расчета 6 т/га (RU, пат. №2317667, МПК А01В 79/02, Бюл. №6).
Недостатком способа является высокая продолжительность замещения в почвенном поглощающем комплексе избыточного количества катионов натрия на ионы кальция. Уничтожение дерна и стерни при механической обработке поверхностного слоя вызывает развитие процессов ветровой эрозии почвы. При этом для повышения эффективности мелиорации необходимо применение больших доз химических мелиорантов, что значительно увеличивает затраты на мелиорацию.
Известен способ химической мелиорации черноземных солонцовых почв, включающий: почвенное агромелиоративное обследование участка и составление проекта на мелиорацию, внесение химического мелиоранта и его поверхностного заделывания лущением или фрезерованием с одновременной разделкой дернины или стерни, основную обработку почвы совмещают с вспашкой трехъярусным плугом, у которого заглубление каждого корпуса производят в соответствии с проектом на мелиорацию дифференцированно в зависимости от глубины залегания и мощности солонцового горизонта, а после мелиоративной обработки и выравнивания поверхности пашни, одногодичного парования мелиорируемых угодий, производят посев и возделывание солонце- и солеустойчивых культур, фитомелиорантов - сорго, суданская трава, рожь, костер и донник под покров горчицы, кукурузы, ячменя (RU №2084096, А01В 79/00, опубликовано 20.07.1997 г.).
Это изобретение может быть использовано при химической мелиорации черноземных почв с высокой комплексностью (более 25% от площади) солонцов мелких, средних и глубоких средне- и многонатриевых, магниевых, сильносолончаковых, хлоридно-сульфатных и сульфатных тяжелого механического состава с близким залеганием грунтовых вод или верховодки в зонах с годовой суммой осадков не менее 350 мм или при орошении. Недостатком способа является высокая продолжительность из-за одногодичного парования и последующего многолетнего чередования смесей фитомелиорантов, уничтожение стерни либо дерна при механической обработке почвы, невозможность применять на богарных лугах, а поверхностное внесение химического мелиоранта ухудшает работу механизаторов и требует специальных средств их защиты.
Известен способ биомелиорации глинистых и суглинистых почв, включающий создание в пахотном горизонте на глубине 0,1…0,2 м биологически активного водорегулирующего слоя на основе смеси следующего состава, об.%: органических компонентов: перегной - 30-36; растительные остатки - 9,8-9,71; азотфиксирующие микроорганизмы - 0,12-0,15; стимуляторы роста - 0,08-0,14; минерального грунта: монтмориллонитовой добавки - 10-4; глины - остальное (RU №2125583, С09К 17/40, опубликовано 27.01.1999 г.).
Это изобретение может быть использовано только на орошаемых землях при полосовом удалении слоя почвы от 0,25 до 0,30 м в вал с образованием корыта с откосами 1:1 и рыхлении его дна на глубину 0,3 м, последующей укладке на рыхлую поверхность слоя органических компонентов с добавками монтмориллонита и нанесении на него слоя глины не менее 0,05 м с покрытием перегнивающей органикой, поверх которой отсыпается почва из ранее образованного вала и осуществляют сев семян, обработанных стимуляторами роста. (Максименко В.П. [и др.], Режимы комплексной мелиорации земель. Рекомендации. - М.: ВНИИГиМ, 2000, с. 48…50). Недостатком способа является неприменимость на богарных лугах, разрушение почвенных агрегатов и нерациональное перемещение их в вал и обратно, затруднения при укладке на откосы корыта смеси водорегулирующего слоя из-за несовершенства профиля откоса, препятствующие получению экрана с желобообразной формой, необходимость поверхностного внесения мелиоранта на полосу с действующим водорегулирующим экраном, что требует специальных средств защиты органов дыхания механизаторов.
Известен способ мелиорации песчаных и супесчаных почв, включающий укладку в почвенном горизонте в пылевидной форме прослойки переменной водозадерживающей способности с основанием трапеции на глубине 0,5…1,2 м, откосами с заложением 1:1 на основе смеси следующего состава, об.%: органических компонентов: растительные остатки - 50; минерального грунта: монтмориллонит 5-2; глина - 45-48 (SU №1555337, С09К 17/00, 1990 г., Бюл. №13).
Это изобретение может быть использовано для накопления необходимого количества воды и регулирования соотношения рациональных фаз почвы: твердой, жидкой и газообразной, при отводе избыточной воды в грунт под экран, который водонепроницаем в период атмосферных осадков, полива растений и с проницаемостью экрана во время засухи, межполивных периодов (Пунинский Ю.С., Кизяев Б.М., Пунинский B.C. [и др.], Рекомендации по биологической мелиорации деградированных сельскохозяйственных угодий. - М.: ВНИИГиМ, 1999, с. 9…11). Недостатком способа является необходимость многолетнего чередования смесей фитомелиорантов, укладки на глубине ниже 0,02…0,05 м плоского слоя органоминеральной биологически активной удобрительной смеси (ОМБАУС) толщиной 0,1…0,3 м, несовершенство профиля дна и откосов основания экрана, препятствующее получению желобообразной формы уложенного экрана.
Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемый способ биомелиорации богарных земель с подпочвенным слоем солонца, включающий создание в почвенном слое тонкой 0,02…0,07 м прослойки из жидкого навоза, препятствующей подъему воды при ее капиллярной транспирации с выносом солей и обеспечивающей рассоление вышележащей почвы газами углекислоты при разложении внесенного навоза, содержащий образование в подпочвенном слое водорегулирующего экрана в период атмосферных осадков, непроницаемого и накапливающего необходимое количество воды для богарного возделывания растений и отводящего в грунт под экран избыточную воду, превышающую объем свободных пор, причем экрана, проницаемого корнями растений во время засухи, обеспечивающего создание основания экрана с поперечным профилем косинусной формы и дополнительными горизонтальными участками разной длины в экстремальных точках профиля основания, согласно изобретению способ содержит проведение обследования участка, разноглубокого от 0,65 до 1,0 м предварительного рыхления грунта и под углом к его направлению основной обработки полос с безотвальным регулируемым по глубине подрезанием верхнего слоя почвы, одновременной обработкой нижележащего слоя почвы и подпочвенного грунта с внесением на разъединенные комки химического мелиоранта, образование прослойки из жидкого навоза в полости между подрезанным слоем почвы и обработанным с внесением мелиоранта, выполнением укладки органоминеральной смеси с инерционно-напорной подачей через полости разноглубинных от 0,45 до 0,75 м параболических стоек объемных рыхлителей и ножами между ними под отвалы с косинусообразной формой, с дополнительным выполнением предварительного измельчения смеси при ее составе, об.%: 35…50 растительные остатки и перегной, 3…10 монтмориллонит (флоридинового либо бентонитового вида), 15…40 морской смешенный тип отложений (смесь ила, алеврита, песка), 15…37 глина, а также осуществления на маячной полосе создания щели на глубину ниже слоя залегания солонца без смыкания верхней части щели и образования между ними основной полосы с шириной, кратной захвату орудия либо агрегата, и полосовое возделывание растений при выполнении завершающей обработки с одновременным внесением раствора с азотофиксирующими микроорганизмами, сыпучих фосфорных и калийных минеральных удобрений, высевом на обрабатываемой полосе над экраном смеси семян трав (люцерна, клевер, донник) и покровной зерновой культуры (рожь, пшеница, кукуруза), а на маячной полосе семян засухоустойчивых галофитов (например, амарант, вероника длиннолистая, солодка, вейник ланцетный, мятлик, ячмень), обработанных стимуляторами роста.
Анализ патентной и технической документации не выявил аналогичного выполнения способа биомелиорации богарных земель с подпочвенным слоем солонца, показал, что изобретение является новым, не следует явным образом из уровня техники.
Целью предлагаемого изобретения является ускорение восстановления эффективного функционирования залежных деградированных лугов, пашни с солонцами, получение на мелиорированных богарных землях рассоленной почвы с запасом влаги и питательных веществ, обеспечивающих повышение урожайности возделываемых растений, препятствующей ветровой эрозии.
Технический результат предлагаемого изобретения - сокращение сроков биомелиорации деградированных земель с наличием пятен солонцеватой почвы, комплексов солонцов и подпочвенных линз солонца, изменение соотношения твердой, жидкой, газообразной фаз почвы при насыщении азотфиксирующими микроорганизмами, улучшающими развитие посеянной смеси трав, покровных зерновых и галофитов, что обеспечивает повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий с богарным возделыванием растений при одновременном рассолении почв.
Новый технический результат от применения предполагаемого способа биомелиорации на лугах и пашне с рассолением почвы достигается тем, что создается на обрабатываемой полосе в почвенном слое тонкая 0,02…0,07 м прослойка из жидкого навоза, которая формируется в полости между подрезанным слоем почвы и обработанным с внесением на разъединенные комки химического мелиоранта, эта прослойка препятствует подъему воды при ее капиллярной транспирации с выносом солей и способствует рассолению вышележащей почвы газами углекислоты при разложении внесенного навоза, причем дополнительно создается в подпочвенном слое водорегулирующий органоминеральный экран с непроницаемостью в период атмосферных осадков для накапливания необходимого количества воды для богарного возделывания растений, отводящий в грунт под экран избыточную воду, превышающую объем свободных пор, при этом экран во время засухи проницаем корнями растений, а основание экрана формируется с поперечным профилем косинусной формы и дополнительными горизонтальными участками в экстремальных точках профиля основания, что обеспечивает регулирование накопления воды и горизонтального капиллярного переноса влаги к корням растений, а также способ содержит осуществление на маячной полосе создания щели на глубину ниже слоя залегания солонца без смыкания верхней части щели для конденсации влаги и ширине полосы, равной захвату посевного орудия либо агрегата, при этом щели отводят продукты химических реакций из мелиорированного слоя, а наличие выполнения завершающей обработки с одновременным внесением раствора с азотофиксирующими микроорганизмами, сыпучих фосфорных и калийных минеральных удобрений, высевом на полосе смеси семян трав и покровной зерновой культуры, а на маячной полосе семян галофитов (например, амарант либо люцерна, клевер либо донник), обработанных стимуляторами роста, обеспечивает ускорение окультуривания почвы и сокращение сроков работ по биомелиорации деградированных земель.
Кроме того, использование в способе предлагаемого изобретения инерционно-напорной подачи органоминеральной смеси на основание экрана позволяет производить выполнение ее укладки через полости разноглубинных от 0,45 до 0,75 м параболических стоек объемных рыхлителей и между ними за ножами под отвалами с косинусообразной формой, причем после предварительного выполнения измельчения компонентов и приготовления смеси, при ее составе, об.%: 35…50 растительные остатки и перегной, 3…10 монтмориллонит (флоридинового либо бентонитового вида), 15…40 морской смешенный тип отложений (смесь ила, алеврита, песка), 15…37 глина, что обеспечивает благоприятные водный, воздушный и питательный режимы для развития корневой массы растений.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг. 1 показана схема образования полосы для операций биомелиорации лугов и пашни с солонцами, вид сверху; на Фиг. 2 - схема этапов на разрезах слоя обработки полос, вид сбоку.
р
щд
д
пс
Предлагаемый способ от начала выполнения до посева содержит: почвенное агромелиоративное обследование участка со стерней либо с дерниной 5 (Фиг. 2), солонцеватой почвой 6 (Фиг. 2), подпочвенной линзой солонца 8 (Фиг. 2), подсолонцовым грунтом 9 (Фиг. 2). Предварительное полосовое ярусное рыхление (Этап 1. Разрез по А-А, Фиг. 2) на глубину Н. Устройство на маячной полосе 3 (Фиг. 1) межевой щели 2 (Фиг. 1) глубиной Н с отступом на расстояние L с глубиной почвы Н с полостью 10 (Этап 2. Разрез по В-В, Фиг. 2). Раздельную основную обработку полос (Этап 3. Фиг. 2) включающую: внутрипочвенное и подпочвенное внесение мелиорантов на разъединенные комки, прокладку органической тонкой прослойки 11 (Фиг. 2) в солонцеватой почве 6 (Фиг. 2) без разрушения почвенных агрегатов поверхностного слоя, стерни и дерна 5 (Фиг 2). Укладку в подпочвенном слое ниже солонца водорегулирующего 14 (Фиг. 2) органоминерального экрана (Этап 4. Фиг. 2) с внесением 13 (Фиг. 2) в почву одновременно сыпучих фосфорных и калийных минеральных удобрений и раствора с азотофиксирующими микроорганизмами. Возделывание растений (Этап 5. Фиг. 2), включающее сев семян и их вегетацию с потреблением запасов воды над экраном.
оп
пс
оп
к
Способ осуществляется следующим образом. На мелиорируемом участке, после агромелиоративного обследования, на котором было произведено полосовое разноглубинное от 0,65 до 1,2 м ярусное рыхление 1, 4 (Фиг. 1), разбиваются маячные полосы щелями 2 (Фиг. 1), проводится между маячными полосами основная обработка шириной захвата L под углом к направлению 4 (Фиг. 1) рыхления 7 (Фиг. 2). Первоначально на полосе между щелями 2 выполняется безотвальное регулируемое по глубине подрезание слоя солонцеватой почвы глубиной Н и измельчение нижней части подрезанной почвы совместно с нижележащим слоем почвы и солонца при перемешивании с мелиорантом, а на обработанную мелиорантом массу 12 (Фиг. 2) подается жидкий навоз с прокладкой органической тонкой 0,02-0,07 м прослойки 11 (Фиг. 2), одновременно производится инерционно-напорная подача органоминеральной смеси с укладкой водорегулирующего экрана 14 (Фиг. 2) на основание с поперечным профилем косинусной формы и дополнительными горизонтальными участками в экстремальных точках. Экран 14 укладывается в виде двух симметричных сопряженных слоев с криволинейной поверхностью и превышением уровня сопряжений над уровнем краев. После выполнения основной обработки на полосе проводят внесение 13 (Фиг. 2) в поверхностный слой почвы 6 (Фиг. 2) сыпучих фосфорных и калийных минеральных удобрений и в дернину 5 (Фиг. 2) раствора с азотофиксирующими микроорганизмами, с одновременным высевом на обрабатываемой полосе травосмеси из бобовых растений 15 (Фиг. 2) и в их междурядье покровной культуры 16 (Фиг. 2) из смеси трав и зерновых, а на маячной полосе солестойких семян засухоустойчивых растений, обработанных стимуляторами роста (например, амарант, вероника длиннолистая, солодка, вейник ланцетный, мятлик, ячмень). Следующий смежный проход по обрабатываемой полосе шириной L выполняется параллельно с отступом на расстояние b, равное 1,1…1,5 длины горизонтального капиллярного переноса влаги.
Таким образом, предлагаемый способ биомелиорации богарных земель с подпочвенным слоем солонца позволяет производить работы по повышению продуктивности богарных сельскохозяйственных угодий с одновременным созданием условий по сокращению осолонцевания почвы, регулированием объемов воды, накапливаемой над экранами для потребления корневой системой растений, и сохранением поверхностного слоя с дерном без разрушения почвенных агрегатов, обеспечивает сокращение сроков мелиоративных работ, ускорение восстановления эффективного функционирования лугов, пашни на богарных землях.