Способ выращивания сельскохозяйственных культур в условиях загрязнения почвы тяжелыми металлами

 

Сущность изобретения: в почву, загрязненную тяжелыми металлами, для их нейтрализации вносят минеральные удобрения в жидком виде за 24-30 дн до зяблевой вспашки, через 12-15 дн удобрения вносят повторно с заделкой на глубину пахотного слоя и непосредственно перед зябликовой вспашкой жидкие минеральные удобрения вносят вместе с органическими и известковыми на глубину 20-25 см. Весной за 2-3 нед до посева снова вносят жидкие минеральные удобрения и заделывают на глубину пахотного слоя. В севообороте на этих почвах используют культуры, устойчивые к тяжелым металлам, и размещают их в следующей последовательности: картофель, зерновые, подсолнечник, бобовые травы. 2 табл. ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4727428/15 (22) 31.07.89 (46) 07.11,92, Бюл. ¹ 41 (71) Горский сельскохозяйственный институт (72) С.X. Дзанагов (56) Евдокимова Г.А. Фитотоксичность загрязнения металлами почв и некоторыеспособы ее снижения, в кн. Почвоведение и агрохимия в Мурманской обл., Апатиты, 1983, с.45-52. (54) СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ

ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ (57) Сущность изобретения: в почву, загрязненную тяжелыми металлами, для их нейт-- Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к агрохимии, и может быть использовано при нейтрализации тяжелых металлов на сельскохозяйственных угодиях .

Известен способ нейтрализации тяжелых металлов путем нанесения плодородного слоя толщиной 30 — 60 см (Самойлова Т.С. Микрофлора и активность биохимических процессов в почвах, загрязненных тяжелыми металами, С/х биология, 1985, ¹ 9, с,20).

Данный способ малоэффективен, поскольку требует значительных затрат для перевозки и накладки плсдородного слоя.

Известен способ нейтрализации тяжелых металлов путем внесения органических соединений (навоза), при котором образу„„ Ы„„ 1773317 А 1 (я)5 А 01 С 7/00, А 01 В 79/02 ралиэации вносят минеральные удобрения в жидком виде за 24 — 30 дн до эяблевой вспашки, через 12-15 дн удобрения вносят повторно с заделкой на глубину пахотного слоя и непосредственно перед зябликовой вспашкой жидкие минеральные удобрения вносят вместе с органическими и иэвестковыми на глубину 20-25 см. Весной эа 2 — 3 нед до посева снова вносят жидкие минеральные удобрения и заделывают на глубину пахотного слоя. В севообороте на этих почвах используют культуры, устойчивые к тяжелым металлам, и размещают их в следующей последовательности: картофель, зерновые, подсолнечник, бобовые травы.

2 табл. ются хелатосоединения, препятствующие проникновению тяжелых металлов в расте-, ния (Евдокимова Г,А; Микробиологическая, активность почв при загрязнении тяжелыми,. . 1 металлами, Почвоведение, 1982, ¹ 6, с,125132). Известный способ отличается недо статками, так как при внесений органическихудобрений.в кислые почвы(де- I 4 рново-подзолистые) замедляются микробиологические. процессы, и, следовательно, связывание тяжелых металлов также замед- . д ляется.

Известен способ нейтрализации тяжелых металлов путем известкования кислых почв. При этом повышается работа микроорганизмов, так как снижение кислотности способствует закреплению тяжелых метал- . лов в почве и переходу их в нерастворимую форму, препятствуя тем самым их сорбции

1773317 растениями (Евдокимова Г.А. Фитотоксичность загрязненных металлами почв и некоторые способы ее снижения. Почвоведение и агрохимия в Мурманской области, Апатиты, 1983, с.45-52). Однако в известном спо- 5 собе снижаются питательные элементы, так как от токсических веществ погибает значительная часть микроорганизмов, Тяжелые металлы проникают в корни растений и являются ядовитыми для человека и живо- 10 тн ых. Следовательно, процесс известковэния для полной нейтрализации недостаточно . эффективен.

Цель изобретения — повышение эффек- 15 тивности защиты растений от поступления тяжелых металлов, а также повышение эффективности нейтрализации тяжелых металлов в почве.

Цель достигается тем, что минеральные 2р удобрения вносят в почву в жидком виде за

24-30 дн до зяблевой вспашки, затем через

12-15 дн их вносят повторно с заделкой на глубину пахотного плодородного слоя и непосредственно перед зяблевой вспашкой 25 жидкие минеральные удобрения вносят вместе с органическими удобрениями и известковыми материалами на глубину 20 — 25 см, а весной за 2-3 нед до посева вновь вносят жидкие минеральные удобрения, за- 3р делывая их на глубину пахотного плодородного слоя, при этом в севообороте используют культуры, устойчивые к тяжелым металлам, и размещают их в севообо ::: роте в соответствии с увеличивающейся 35 способностью проникновения их корневой системы в глубь пахотного и подпахотного

"слоев, например, в следующей последовательности: картофель, зерновые, подсолнечник, бобовые травы.

Способ осуществляется следующим образом.

Перед зяблевой вспашкой (примерно за

30 дн) вносят жидкие минеральные удобрения в дозе И2оРзоК4о. Одновременно прово- 45 дят заделку их на глубину, равную пахотному плодородному слою: на дерновоподзолистой почве 18-20см, на выщелоченных черноземах 25-30 см, Через 12 — 15 дн проводят повторное внесение тех же доз с 50 рыхлением почвы на такую же глубину.

При такой обработке трактора должны быть легкими, чтобы не уплотнять почву.

Такое дробное внесение удобрений обеспечивает питательную среду для микроорганизмов, улучшает биологические процессы в почве и .миграцию тяжелых металлов в нижние слои...Перед основной зяблевой вспашкой нэ глубину 20-25 см вносят органические удобрения в дозе 30 т/гэ для дерново-подзолистых почв и 20 т/га для плодородных почв (черноземы и каштановые). блесной за 2-3 нед до посева вносят удобрения в следующих количествах; й4оРзоК4о и заделывают на глубину плодородного гумусового горизонта. Этот прием обеспечивает питание растений и обработку почвы. При этом происходит дальнейшая миграция тяжелых металлов в нижние слои, Периодическая обработка почвы и внесение жидких удобрений необходимы для равномерного действия соединений азота; фосфора и калия, которые уменьшают токсическоедействие свинца, меди, цинка, кадмия.

Так, при внесении селитры КМОз происходит химическая реакция, при которой идет распад азотных удобрений и анион

КОз вступает во взаимодействие с катионом свинца.

Тяжелые металлы вступают в реакцию с почвенным поглощающим комплексом (ППК). При этом снижается их активность, К

Pb

ЯЬ +2Н к+

Н

РЬ

Rb

+2 К

Как показали результаты агрохимических анализов, содержание тяжелых металлов постепенно снижается (табл. t).

Все варианты опыта осуществляются механической заделкой жидких удобрений на глубину 18-20 см на дерново-подзолистых почвах и 25 — 30 см на черноземах, При этом тяжелые металлы перемешиваются с почвой и более прочно сорбируются ее минеральной компонентой.

Заделка в верхний генетический почвенный горизонт обеспечивает равномерное распределение веществ в плодородном слое, так как здесь происходят максимальные биологические и химические процессы.

Способ особенно эффективен на дерново-подзолистых и дерново-глеевых почвах, куда вносятся известковые соединения для нейтрализации кислотности почв.

Тяжелые металлы проникают в более глубокие слои, а верхний генетический горизонт содержит их в допустимых пределах (табл.1), Размещенный после такой обработки картофель снижает содержание стронция в

20-25 раз. Так, при посадке картофеля по предлагаемому способу содержание ñòðîí1773317 ция-90 в клубнях в 0-20 см слое почвы снизилось на 142 тыс, с.е.

Исследованиями установлено, что ряд культур имеет устойчивость к проникновению тяжелых металлов. Это в первую оч"- 5 редь картофель, который имеет небольшую корневую систему. Затем в системе севооборота располагают зерновые культуры, в частности озимую пшеницу, имеющую ос- новную массу корней в пахотном слое. По- 10 сле пшеницы в ротации следует подсолнечник, который имеет сильно развитую сеть боковых корней и проникает в почву ниже пахотного слоя. Однако растенйе имеет устойчивость к проникновению ме- 15 тэллов. Кроме того, за период выращивания двух предыдущих культур произошли химические изменения в почве и нейтрализация токсических веществ. После подсолнечника высевают бобовые травы, которые усиливэ- 20 ют процесс нитрификации в почве, химические реакции почвенного рас твора и нейтрализацию тяжелых металлов.

Пример 1. 3а 30 дн до зяблевой пахоты вносили жидкие минеральные удоб- 25 рения в дозе N2QP3oK4o с одновременной их заделкой на глубине пахотного слоя 18-20 см дерново-глеевой почвы агрегатом ГАН; .

Через 15 дн вносили минеральные удобре.ния повторно в таких же дозах.

Третье внесение таких же доз осуществляли совместно с внесением органических удобрений и известкованием, после чего проводили зяблевую вспашку на глубину

- 20-25 см, Весной за 2-3 нед до посева за- 35 делывали жидкие минеральные удобрения в дозах К4оРзоК4о. После обработки почвы высажи вал и картофел ь.

На следующий год на этом участке высевали пшеницу с предварительным внесе- 40 нием оптимальных доз удобрений под зту культуру, Третьей культурой в ротации следовал подсолнечник и затем бобовые травы (2 г.). Перед началом исследований определяли содержание тяжелых металлов в почве, которое составляло (мг/кг) свинца 125, хрома 118, никеля 123, цинка 190 и кадмия 6. В конце ротации (после 2 r, жизни бобовых трав) содержание металлов составило свин ца 26, хрома 32, никеля 12, цинка 24 и кадмия 1 мг/кг.

Пример 2, Сравнивали две схемы севооборота по устойчивости к проникновению тяжелых металлов на дерново-глеевой почве. При первой схеме культуры располагали в следующем порядке: картофель, озимая пшеница, подсолнечник, бобовые травы. Второй севооборот состоял из следующих культур: бобовые травы, озимая пшеница, кукуруза на зерно, картофель.

В первом случае обработанная почва по предлагаемому способу мигрирует тяжелые металлы на"глубину ниже корнеобитаемого слоя и в растении картофеля снижается их количество. Следующая культура озимая пшеница располагает основную корневую систему на глубине 30-35 см, Подсолнечник располагается "в осйовном на глубине

60 — 80 см. Бобовые травы (клевер) проникают на глубину более 1 м. На участке с таким севооборотом происходит постепенное разложение тяжелых металлов нэ глубине и снижение их проникновения в почву.

При второй схеме размещения, когда бобовые травы занимали первое место в ротации, токсические вещества через корни проникали в растения"клевера и поедались скотом. Содержание тяжелых металлов в клевере достигало выше допустимых пределов (свинец 159, никель 164, цинк 420 мг/кг почвы).

Пример 3. Вносили жидкие минеральные удобрения на каштановых почвах в дозах N2oP4oK2o с одновременной заделкой на глубину гумусового горизонта 30 — 35 см. Через 12 дн в таких же дозах заделывали на глубину пахотного слоя. Перед зяблевой вспашкой вносили органические удобрения в дозе 20 т/га и К2оР4оК2о. Пахоту осуществляли на глубину 25-30 см. Весной за 2 нед до посева проводили обработку почвы с внесением минеральных удобрений ЙбоР4оК2о.

Размещали сельхоэкультуры в следующей последовательности: картофель, озимая пшеница, подсолнечник, бобовые травы (люцерна); Результаты исследований показали, что содержание тяжелых металлов в почве и в растениях всех культур снизилось в 10 — 12 раз. Данные результатов сведены в табл.2.

Через 16 — 17 дн снижение токсичности почв прекращается, а при первом варианте (10-11 дн) еще существуют остаточные я вления. Следовательно, наиболее эффективна обработка почвы через 12 — 15 дн.

Предлагаемый способ снижает загряз.нение окружающей среды в связи с нейтрализа цией тяжелых металлов, более эффективен, увеличивает урожайность сельхозкультур, так как дробное внесение удобрений обеспечивает питательную среду для растений.

Формула изобретения

Способ выращивания сельскохозяйственных культур в условиях загрязнения почвы тяжелыми металлами, включающий внесение органических и минеральных удобрений, известкование и зяблевую

1773317

Таблица 1

Содержание в палее тежелых иетаплоа, мт/хт

Таблица 2

Содержаиие .тлжелих металлоа в почел, Га

Составитель С.Дзаганов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Тупица

Редактор

Заказ 3877 . Тира ж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вспашку почвы, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения эффективности защиты растений от поступления тяжелых металлов, а также повышения эффективности процесса нейтрализации тяжелых металлов в почве, минеральные удобрения вносят в почву в жидком виде за 24-30 дней до зяблевой вспашки, затем через 12-15 дней их вносят повторно с заделкой на глубину пахотного плодородного слоя и непосредственно перед зяблевой вспашкой жидкие минеральные удобрения вноСят вместе с органическими удобрениями и известковыми материалами на глубину 20-25 см. а весной за 2-3 недели до.посева вновь вносят жидкие минеральные удобрения, заделывая их на глубину пахотного плодородного слоя, 5 при этом в севообороте используют культуры, устойчивые к тяжелым металлам, и размещают их в севообороте в соответствии с увеличивающейся способностью проникновения их корневой системы в глубь пахотно10 го и подпахотного слоев, например, в следующей последовательности: картофель, зерновые, подсолнечник, бобовые травы,