СПОСОБ РАССОЛЕНИЯ ПОЧВЫ ПОД ВИНОГРАДНИКИ
METHOD OF SOIL DESALINATION FOR VINEYARDS

Изобретение относится к сельскому хозяйству, преимущественно к промышленному виноградарству и садоводству.
Практика рекультивации засоленных земель (расселения) включает в себя комплексные инженерно-мелиоративные работы и разнообразные агротехнические приемы [1, 2]: продолжительные гидропромывки с использованием коллекторно-дренажных систем и сетей, специальные режимы орошения в комплексе с глубокими механическими обработками почвы, внесение в почву специфических химвеществ-рассолителей (например, гипса), высев на рекультивируемых полях растений-мелиорантов (галофитов) и др.
+
2+
-
<mrow><mi>S</mi><msubsup><mi>O</mi><mn>4</mn><mrow><mn>2</mn><mo>−</mo></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><mi>C</mi><msubsup><mi>O</mi><mn>3</mn><mrow><mn>2</mn><mo>−</mo></mrow></msubsup></mrow>
В современном сельхозпроизводстве при возрастающих требованиях ресурсо- и природосбережения приоритетно-нарастающее значение приобретают способы расселения засоленных почв, базирующиеся на прогрессивных агрофитобиологических принципах земледелия. Это исключительно важно для эколого-токсикологически безопасной эксплуатации и результативного расширения площадей агроугодий промышленного виноградарства, когда нежелательное сокращение виноградников провоцируется повышением уровня засоленности почв и ″переходом″ их в категорию неиспользуемых, так называемых, - залежных земель (залежей) из-за чрезмерной концентрации в них легкорастворимых содей Na, Mg,
,
, Cl, губительно токсичных для виноградных и других культурных растений.
Известен способ расселения почвы [3], включающий удаление солей из почвы путем высевания на ней однолетнего растения-галофита «Амарант» с последующей уборкой и удалением с поля его урожая.
Недостатками такого способа расселения почвы являются низкая эффективность (результативность) процесса расселения, обеднение почвенной биоты микроэлементами и питательными веществами, снижающее продуктивный потенциал эксплуатируемых агроугодий.
Известен способ [4] расселения почвы путем мелиоративных работ, когда цель достигают за счет подвода к расселяемому участку воды по трубам с капельницами, нарезки на поверхности поля щелей, чередующихся с полосами-промежутками, специального конструктивного обустройства их и межщелевых полос-промежутков специфическим гидрофобным материалом, орошения, выноса с рекультивируемого участка и утилизации гидроизвлеченных из почвы солей.
Указанный способ имеет недостатки, заключающиеся в чрезмерно больших малоэффективных затратах на его осуществление и малую результативность достижения гарантированного расселения почвы рекультивируемых агроугодий.
Известен способ [5] расселения почвы, основанный на посеве фитомелиорантов типа солеустойчивых растений. В способе выполняют скашивание биологического урожая в течение установленного эксплуатационного срока севооборота, его сбор и вывоз с поля, вычесывание из почвы рекультивируемого поля пожнивных и корневых компонентов растений-мелиорантов.
Недостатками этого способа являются низкая эффективность процесса расселения, недостаточная гарантированность достижения ожидаемого результата рекультивации и высокая степень комплексного обеднения почвы микроэлементами и питательными веществами для экологически оптимального развития, самовоспроизводительного состояния почвенной биоты и стабильного оптимума ее общей биологической продуктивности.
Наиболее близким по сущности известен способ [6] освоения (расселения) залежных земель, включающий удаление избытка солей из почвы путем высевания растений-галофитов с последующей их уборкой с рекультивируемого участка. Галофиты в этом способе (прототип) в начале расселения почвы рекультивируемого участка высевают в чистом виде (2 года при средней засоленности почвы). В последующий период выполняют смешанный сев галофитов и кормовых культур, изменяя их соотношение в течение нескольких лет (3 и более в зависимости от степени засоления). В дальнейшем осуществляют полную замену галофитов кормовыми культурами (через 3 года при средней засоленности и через 7 и более лет при сильной засоленности).
Указанный способ (прототип) также имеет недостатки, в силу которых такая рекультивация лишает почву осваиваемого участка всего комплекса микроэлементов и питательных веществ, обеспечивающего экологический оптимум развития и состояния почвенной биоты. В результате длительного (3…7 и более лет) и некомпенсируемого выноса с рекультивируемого участка урожаев галофитов и кормовых культур, безвозвратно ″взявших″ при своем развитии и росте большую часть энергетического потенциала почвы, происходит его (участка) экологическая деградация. Такие агроугодья промышленного землепользования при дальнейшей их эксплуатации не могут обеспечивать получение желаемо высоких, экологически оптимальных и безопасных урожаев сельскохозяйственных культур, в частности винограда.
Техническим результатом предлагаемого способа является гарантированно высокая степень расселения почвы под виноградники с одновременным пополнением и сохранением энергетического потенциала ее биоты для получения высоких, экологически оптимальных и безопасных урожаев винограда.
Технический результат заявляемого изобретения достигается 3-годичным циклом комплекса последовательных агроработ, включающего: высев 50 кг/га зернового солеустойчивого сорго в мае 1-го года, подкашивание сорго и полив скошенной массы сорго раствором концентрации 1/100 микробиологического удобрения «Тамир ЭМ-1» расходом 800 л/га в августе, выдержку на стерне поля мульчирующего слоя скошенного сорго до октября, разбрасывание 4 т/га фосфогипса и запахивание его в почву на глубину 25-30 см в октябре, высев 130 кг/га озимого зернокормового тритикале сорта «Гренадер» в ноябре; подкашивание тритикале и полив раствором концентрации 1/100 микробиологического удобрения «Тамир ЭМ-1» расходом 800 л/га в мае 2-го года, дискование с заделкой в почву тритикале с озерненными колосьями в июле, разбрасывание 4 т/га фосфогипса и полив раствором концентрации 1/100 микробиологического удобрения «Тамир ЭМ-1» расходом 800 л/га в августе, вспашку на глубину 25-30 см в сентябре; высев 50 кг/га зернового сорго в мае 3-го года, подкашивание сорго и полив раствором концентрации 1/100 микробиологического удобрения «Тамир ЭМ-1» расходом 800 л/га в августе, выдержку на стерне поля мульчирующего слоя скошенного сорго до октября, разбрасывание фосфогипса 4 т/га в октябре, плантажную вспашку на глубину 60-70 см в ноябре.
Новизна технической сущности заявляемого способа расселения почвы явствует из его научно-практической основы - эколого-экономически сбалансированного 3-годичного комплекса последовательно выполняемых агроработ, в котором совместно с расселяющими функциями растений-галофитов и сидератов рационально используются целенаправленные агрофитобиомелиоративные приемы оздоровления почвенной биоты, увеличения и сохранения ее энергетического и продуктивного потенциала. Так, культура зернового сорго, высеваемая дважды на рекультивируемом поле в 3-годичном комплексе агроработ, и мульчирующий слой массы подкашиваемых каждый раз летом его растений, оставляемый до осени на стерне для уменьшения капиллярного подтягивания грунтовых вод с растворенными в них солями (хлориды, сульфаты натрия и магния и т.п.), сокращают солесодержание почвы. Фосфогипс, разбрасываемый и запахиваемый как химический мелиорант трижды за 3-годичный цикл комплекса агроработ, выполняет известкование почвы, т.е. - замещение натрия на кальций, при этом образующиеся хлориды и сульфаты кальция становятся не токсичными для растений из-за снизившейся до малозначимой величины своей растворимости. Заделываемая же в рекультивируемую почву в большом и экологически значимом количестве биомасса зернового сорго и зернокормового тритикале сорта «Гренадер», неоднократно сдабриваемая ежегодно раствором микробиологического удобрения «Тамир ЭМ-1», пополняет почвенную биоту экологически ценными питательными веществами и микроэлементами, а микроорганизмы удобрения «Тамир ЭМ-1», возрастая общими числом и сообществами, активизируют восстановительно-воспроизводственные биопроцессы оздоровления почвы, освобождения от токсикантов, повышения био- и агропродуктивности.
Исследовательская и опытно-экспериментальная работы по разработке, обоснованию критериальных параметров и производственной проверке результативности заявляемого способа проводились на агроугодьях землепользования агрофирмы «Мирный» Темрюкского района Краснодарского края в центральной части Таманского полуострова.
Из залежей землепользования АФ «Мирный» для экспериментальной рекультивационной работы был подобран соответственно характерный участок агроугодий (залежное поле) площадью 4 гектара. На нем методически выверено были вырыты 4-е специальных шурфа в виде траншейных разрезов каждый глубиной 1,8 м. Они служили цели отбора почвенных проб для лабораторных анализов по определению степени засоленности почвы рекультивируемого участка. Пробы почвы в каждом шурфе отбирались до начала и после окончания 3-годичного цикла комплекса агроработ с трехкратной повторностью по горизонтам (см): 25-50, 50-100, 100-150. Из них составлялись смешанные пробы для лабораторных физико-химических анализов, выполняемых по общепринятым (стандартным) методикам (табл.1).
Таблица 1
Изучаемые анализами показатели и методы их определения
Изучаемые показатели
Метод анализа
pH, ед. pH
ГОСТ 26423-85
Удельная электропроводимость, мСм/см
ГОСТ 26423-85
Ионы: бикарбоната (HCO<sub>3</sub> <sup>-</sup>)
ГОСТ 26424-85
хлорида(Cl<sup>-</sup>)
ГОСТ 26425-85
сульфата (SO<sub>4</sub> <sup>2-</sup>)
ГОСТ 26426-85
кальция (Ca<sup>2+</sup>)
ГОСТ 26428-85
магния (Mg<sup>2+</sup>)
ГОСТ 26428-85
натрия (Na<sup>+</sup>)
ГОСТ 26427-85
При выполнении комплекса агроработ, составляющих по сути 3-годичный цикл фитобиомелиоративных приемов расселения почвы по заявляемому способу, руководствовались операционной схемой, приведенной в таблице 2.
Таблица 2
Схема выполнения комплекса агрофитобиомелиоративных работ
Элементы комплекса агроработ, их последовательность
Сроки
1-й год
1.1. Высев зернового сорго
май
1.2. Подкашивание сорго, полив раствором препарата «Тамир ЭМ-1»
август
Выдержка мульчирующего слоя скошенного сорго на стерне
до октября
Разбрасывание фосфогипса, вспашка дернины сорго с мульчирующим слоем его подкошенных растений на глубину 25-30 см
октябрь
1.5. Высев озимого зернокормового тритикале сорта «Гренадер»
ноябрь
2-й год
2.1. Подкашивание тритикале и полив раствором препарата «Тамир ЭМ-1»
май
Дискование с заделкой в почву тритикале с озерненными колосьями
июль
Разбрасывание фосфогипса и полив раствором препарата «Тамир ЭМ-1»
август
2.4. Вспашка на глубину 25-30 см
сентябрь
3-й год
3.1. Высев зернового сорго
май
3.2. Подкашивание сорго и полив раствором препарата «Тамир ЭМ-1»
август
3.3. Выдержка мульчирующего слоя скошенного сорго на стерне
до октября
3.4. Разбрасывание фосфогипса
октябрь
3.5. Плантажная вспашка на глубину 60-70 см
ноябрь
Примеры осуществления заявляемого способа
Пример выполнения агроработ 1-го года цикла расселения почвы
В мае на рекультивируемом поле (4 га) посеяли в качестве галофитасидерата яровой сорго зернового засухо-солеустойчивого сорта с нормой сева 50 кг/га. В августе сорго подкосили и его скошенную зеленую массу полили водным раствором микробиологического удобрения «Тамир ЭМ-1» концентрации 1/100 с нормой расхода 800 л/га и оставили на стерне поля. Созданный таким образом мульчирующий слой зеленой массы на стерне подрезанного сорго уменьшал капиллярное подтягивание грунтовых вод, содержащих легкорастворимые (потому токсичные для растений) соли (хлориды, сульфаты натрия, магния и т.п.). В сентябре по мульчирующему слою и стерне разбросали фосфогипс с нормой 4 т/га и вспахали поле на глубину 25-30 см. При этом фосфогипс, запаханный в почву, известковал засоленную почву и замещал в ней натрий на кальций, а образующиеся хлориды и сульфаты кальция становились не токсичными для растений из-за их уменьшившейся до малозначимой величины растворимости. В ноябре с нормой сева 130 кг/га посеяли сидерат - озимый зернокормовой тритикале сорта «Гренадер», отличающийся большой продуктивностью зеленой массы и зерна.
Пример выполнения агроработ 2-го года цикла расселения почвы
В мае растения озимого тритикале подкосили, скошенную массу полили раствором микробиологического удобрения «Тамир ЭМ-1» концентрации 1/100 и нормой расхода 800 л/га. В июле тритикале с его озерненными колосьями задисковали в почву. В августе разбросали фосфогипс нормой 4 т/га, поверхность поля полили раствором микробиологического удобрения «Тамир ЭМ-1» концентрации 1/100 расходом 800 л/га и вспахали поле на глубину 25-30 см.
Пример выполнения агроработ 3-го года цикла расселения почвы
В мае посеяли зерновое засухо-солеустойчивое сорго с нормой сева 50 кг/га, в августе подкосили его растения, скошенную зеленую массу на стерне поля полили раствором микробиологического удобрения «Тамир ЭМ-1» концентрации 1/100 с нормой расхода 800 л/га и оставили мульчирующий слой скошенного сорго на стерне до октября. В октябре по полю разбросали фосфогипс с расходом 4 т/га, а в ноябре выполнили плантажную вспашку поля на глубину 60-70 см.
Этой агрооперацией завершили 3-х годичный цикл комплекса фитобиомелиоративных работ на рекультивируемом участке.
Все технологические агроприемы, связанные с приготовлением рабочих растворов специализированного микробиологического удобрения «Тамир ЭМ-1», выполнялись с соблюдением методических, научно-практических указаний и рекомендаций [7]. Агробиоэкологическая оценка итоговых в работе данных осуществлялась в соответствии с современной классификацией и методологией изучения [8, 9, 10] засоленных почв, а также методов аналитических расчетов критериальных величин определяемых компонентов [11, 12].
Результаты лабораторных анализов почвенных проб, отобранных до начала и после завершения процесса рекультивации (расселения) залежной почвы опытного поля, приведены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты физико-химических анализов почвенных проб
№ траншейного разреза (шурфа)
Содержание солей в водных вытяжках из почвенных проб до начала осуществления и после завершения 3-годичного комплекса фитобиомелиоративных агроработ по расселению почвы
мг-экв./100 г
доля в сухой массе, %
HCO<sub>3</sub>
Cl
SO<sub>4</sub>
Ca
Mg
Na
HCO<sub>3</sub>
Cl
SO<sub>4</sub>
Ca
Mg
Na
до начала применения 3-годичного комплекса фитобиомелиоративных агроработ
1
0,588
0,010
0,418
0,364
0,194
0,113
0,029
0,001
0,021
0,057
0,004
0,003
2
0,551
0,016
0,532
0,371
0,154
0,574
0,034
0,001
0,026
0,107
0,006
0,013
3
0,832
0,572
1,902
0,364
0,229
2,713
0,051
0,02
0,091
0,007
0,009
0,062
4
0,728
0,546
1,751
0,359
0,223
2,443
0,044
0,019
0,084
0,007
0,008
0,056
Средн.
0,674
0,286
1,150
0,364
0,200
1,460
0,040
0,011
0,055
0,045
0,0068
0,034
Сумма
4,134
0,253
после завершения применения 3-годичного комплекса фитобиомелиоративных агроработ
1
0,437
0,00
0,092
0,365
0,106
0,209
0,022
0,00
0,004
0,007
0,001
0,003
2
0,374
0,00
0,556
0,604
0,233
0,093
0,023
0,00
0,027
0,012
0,003
0,002
3
0,374
0,00
0,249
0,403
0,127
0,093
0,023
0,00
0,012
0,008
0,002
0,002
4
0,428
0,00
0,115
0,365
0,085
0,093
0,026
0,00
0,006
0,007
0,001
0,002
Средн.
0,403
0,00
0,253
0,434
0,138
0,123
0,023
0,00
0,012
0,008
0,002
0,002
Сумма
1,351
0,047
Полученные в работе данные показали (табл.3), что применение заявляемого способа на среднезасоленной (0,12-0,35% [8, 9]) почве подтверждает теоретический эффект гарантированно высокой степени ее расселения, т.к. по всем анализируемым компонентам достигнуто экологически значимое снижение их критериальных величин. Наряду с известкованием засоленной почвы и замещением в ней натрия на кальций, образовавшиеся хлориды и сульфаты становятся не токсичными для растений ввиду ″приобретаемой″ ими в процессе расселения плохой растворимости. Общая засоленность почвы за счет осуществления 3-годичного комплекса агрофитобиомелиоративных работ снизилась с 0,253 до 0,047%, т.е. величины, характеризующей категорию незасоленных почв (засоление до 0,05%). Одновременно с этим почвенная биота пополнилась большим объемом ценной растительной биомассы (около 960 т на поле в 4 га за 3 года), сдобренной биоудобрением на основе эффективных микроорганизмов (ЭМ [7]), активно участвующих в восстановлении деградируемых агроугодий. Все это позволяет считать, что если расселением по заявляемому способу будут осваиваться сильно засоленные залежи (степень засоления более 0,35%), то одним циклом агрофитобиомелиоративных работ не достигнется должный эффект и 3-годичный цикл агроработ целесообразно дублировать.
С целью производственной проверки экологической эффективности и биоагрорезультативности применения заявляемого способа расселения почвы под виноградники на рекультивированном поле (4 га) были высажены по схеме 3×2 м кондиционные саженцы винограда сорта «Алиготе» в количестве 6668 шт. Дальнейшая эксплуатация заложенного на этом поле виноградника в течении 2-х вегетационных периодов показала хорошую их приживаемость (более 76,8%), оптимальное развитие и рост кустов виноградной лозы. Это явилось основой рекомендации к внедрению заявляемого способа расселения залежей в отраслевое производство для значительного увеличения площадей промышленных виноградников и, следовательно, - объемов производимой виноградовинодельческой продукции высокого качества.
Иформационные источники
1. Быков Б.А. Экологический словарь. - Алма-Ата: «Наука». 1983. - 216 с.
2. Засоленные почвы России. Колл. авторов. ИКЦ «Академкнига». 2006. - 856 с.
3. Способ расселения почвы. Патент РФ 2109425, A01B 79/00, A01B 79/02. Опубл. 27.04.1998.
4. Способ расселения почвы. Патент РФ 2273693, E02B 13/00. Опубл. 10.04.2006.
5. Способ фитомелиорации засоленных почв. Патент RU 2265978 С2, A01B 79/02. Опубл. 20.05.2005.
6. Способ освоения засоленных среднесуглинистых земель. Патент RU 2034900, A11B, С09К. Опубл. 10.05.1995.
7. Сухамера С.А. ЭМ-технология - биотехнология XXI века. Сборник материалов по практическому применению препарата «Байкал ЭМ-1». - Алматы, 2006, 77 с.
8. Лыков А.М., Коротков А.А., Громакова Т.Г. Земледелие с почвоведением. - М.: «Агропромиздат», 1985. - 120 с.
9. Вальков В.Ф. Почвы и сельскохозяйственные растения. - Ростов н/Д, 1992. - 214 с.
10. Вальков В.Ф., Штомпель Ю.А. Экологическое почвоведение. - Краснодар, 2003. - 385 с.
11. Перзадаева А.А. Практикум по биогеохимии и экотоксикологии. - Астана. - 2012. - 2012 с.
12. Практикум по почвоведению. Под ред. И.С. Кауричева. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: «Агропромиздат», - 1986. - 336 с.