Способ борьбы с эрозией почв


 


Владельцы патента RU 2562382:

ВОЛОДИНА Оксана Владимировна (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ борьбы с эрозией почв содержит этапы, на которых заранее получают биогель, представляющий собой водоторфяной гель с размерами частиц торфа не более 40-60 нм, диспергированного с помощью ультразвуковой кавитации в водной среде при высоком статическом давлении, опрыскивают поверхность почвы после ее сельскохозяйственной обработки 10-30%-ным раствором полученного биогеля из расчета от 50 до 200 кг биогеля на один гектар. Изобретение позволяет эффективно предотвратить смыв почвы. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к сельскому хозяйству, а в частности - к способу борьбы с эрозией почв.

Уровень техники

Известны способы борьбы с эрозией почв, основанные на применении различных полимерных материалов, которые наносятся на поверхность почв и скрепляют почвенные частицы, что приводит к уменьшению смыва почв за счет улучшения водно-физических свойств (см., например, заявку РСТ № WO 2014/029029, опубл. 27.02.2014). Недостатком таких способов является их неэкологичность в связи с тем, что применение различных полимерных материалов - отходов химической промышленности приводит к появлению продуктов разложения полимерных материалов, которые могут быть токсичными и слабо разлагаться в почвах. Кроме того, эти способы достаточно дороги в связи с высокой стоимостью полимеров.

Известны также способы борьбы с эрозией почв с использованием биополимеров растительного происхождения (см., например, заявку Кореи №2012/0115656, опубл. 19.10.2012). Недостатком этого способа является его большая трудоемкость, поскольку почву с нанесенным биогелем необходимо затем рыхлить и перемешивать в течение нескольких недель. Однако использование биогеля, получаемого из природных растительных материалов, в частности из торфа, представляется перспективным с экологической точки зрения.

Существуют различные способы переработки торфа для получения гумусосодержащих веществ, используемых, в том числе, для борьбы с эрозией почв. Обычно торф (в чистом виде или в смеси с другими веществами) подвергают обработке, которая состоит в диспергации ультразвуком при воздействии кислотой (см., например, патент РФ №2058279, опубл. 20.04.1996) или щелочью (см., например, патент на полезную модель Украины №37422, опубл. 25.11.2008). Недостаток этих способов заключается в использовании кислот или щелочей, которые частично разрушают обрабатываемые материалы и требуют последующей нейтрализации.

В патенте РФ №2428404, опубл. 10.09.2011, который выбран в качестве ближайшего аналога описан биокатализатор, используемый для ремедиации почвенных структур. В этом способе торф смешивают с добавками и гомогенизируют в кавитаторе, а полученный гель наносят на почву. Недостатком данного способа является сложный и относительно дорогостоящий состав применяемых добавок. Кроме того, результирующий выход гуминовых веществ недостаточен, т.е. эффективность получаемого геля невысока.

Раскрытие изобретения

Таким образом, существует необходимость в разработке такого способа борьбы с эрозией почв, который был бы проще и эффективнее, нежели ближайший аналог.

Для достижения этого технического результата в настоящем изобретении предложен способ борьбы с эрозией почв, содержащий этапы, на которых заранее получают биогель, представляющий собой водоторфяной гель с размерами частиц торфа не более 40-60 нм, диспергированного с помощью ультразвуковой кавитации в водной среде при высоком статическом давлении; опрыскивают поверхность почвы после ее сельскохозяйственной обработки 10-30%-ным раствором полученного биогеля из расчета от 50 до 200 кг биогеля на один гектар.

Особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что сельскохозяйственная обработка может быть весенней вспашкой, тогда опрыскивание осуществляют 10-20%-ным раствором биогеля из расчета 50-70 кг биогеля на один гектар.

При этом вслед за вспашкой могут осуществлять посев пропашных сельскохозяйственных культур.

Другая особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что сельскохозяйственная обработка может быть осенней вспашкой, тогда опрыскивание осуществляют 20-30%-ным раствором биогеля из расчета 100-200 кг биогеля на один гектар.

Подробное описание вариантов осуществления

В способе борьбы с эрозией почв по настоящему изобретению используют заранее полученный биогель, представляющий собой водотор-фяной гель с размерами частиц торфа не более 40-60 нм, диспергированного с помощью ультразвуковой кавитации в водной среде при высоком статическом давлении. Такая диспергация может осуществляться, например, в соответствии с заявкой №2013130206 от 03.07.2013, где используют следующие этапы:

- загружают в диспергационную камеру торф влажностью 60-80% в смеси с водой при соотношении торфа к воде в пределах от 1:1,5 до 1:3,5;

- герметизируют упомянутую диспергационную камеру;

- подают в герметизированную диспергационную камеру статическое давление 5-7 атм;

- обрабатывают содержимое упомянутой диспергационной камеры ультразвуковыми колебаниями с плотностью озвучивания не менее 50 Вт/см2, обеспечивающими в течение заранее заданного времени звуковое давление на упомянутую смесь торфа с водой, превышающее упомянутое статическое давление в 2-3 раза.

Из полученного биогеля готовят 10-30%-ный водный раствор, которым опрыскивают поверхность почвы после ее сельскохозяйственной обработки, причем используют от 50 до 200 кг полученного биогеля на один гектар. Эти пределы могут изменяться в зависимости от того, какая именно сельскохозяйственная обработка выполняется. Если это весенняя вспашка, то опрыскивание осуществляют 10-20%-ным раствором биогеля из расчета 50-70 кг биогеля на один гектар. Вслед за вспашкой и обработкой биогелем можно сеять пропашные сельскохозяйственные культуры. Если же эта обработка является осенней вспашкой, то опрыскивание осуществляют 20-30%-ным раствором биогеля из расчета 100-200 кг биогеля на один гектар.

Указанное различие в виде сельскохозяйственной обработки и указанных пределов вызвано тем, что в первом случае (весенняя вспашка) главную опасность с точки зрения почвенной эрозии представляет смыв почвы из-за стока талых вод, а во втором случае (осенняя вспашка) - сток от ливневой эрозии.

При применении биогеля (торфогеля) с указанными размерами частиц (40-60 нм) установлено его действие на физические свойства почв и водоудерживающую способность почвы. При проведении лабораторного опыта в контейнер, куда поместили 1,5 кг серой лесной почвы, добавили 100 мл полученного биогеля, и через каждые 5 дней контролировали влажность почвы при одинаковом уровне полива: ежедневно в каждый контейнер добавляли по 50 мл воды. То есть уровень полива исходно был недостаточным для моделирования условий засухи. При одинаковой влажности в начале эксперимента (25%), через 20 дней недостаточного полива влажность почвы отличалась на 5% (14% на контроле и 19% при применении биогеля). Это свидетельствует о способности биогеля удерживать воду.

Внесение биогеля оказывает влияние не только на водоудерживающую способность почв, но и на эрозионные показатели почв в полевых условиях (Таблица 1).

Противоэрозионная устойчивость изучалась в полевом опыте, в котором изучались 2 дозы биогеля - 100 кг/га и 200 кг/га.

Действие торфогеля на почвенную структуру оценивалось по таким классическим в почвоведении показателям противоэрозионной устойчивости, как смываемость почвы R и обратная величина 1/R [Швебс Г.И. Формирование водной эрозии стока наносов и их оценка. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 182 с.]. Как следует из Таблицы 1, под действием внесенного биогеля уменьшается сток и смыв мелкозема с поверхности почвы, а при внесении дозы биогеля 200 г/м смыв полностью прекращается.

Таблица 1
Изменение эрозионных показателей почвы под влиянием внесения биогеля при дождевании
Вариант Эрозионные показатели почв
Мутность, г/л Интенсивность стока, мм в мин Смыв почвы, г/сек с 1 м2 (R) Эрозионная устойчивость (1/R)
Контроль 14,9 2,5 0,85 1,14
Биогель 100 кг/га 10,2 0,85 0,12 8,06
Биогель 200 кг/га 5,3 0,42 Смыв отсутствует

Положительная зависимость от применения торфогеля прослеживалась в полевых опытах по изучению водопрочности почвенных агрегатов в опыте с ячменем, который был заложен на серых лесных почвах в августе 2013 года, а последействие применения торфогеля изучалось также в мае 2014 года (Таблица 2). Биогель применялся в дозе 100 кг/га.

Таблица 2
Изменение водопрочности почвенных агрегатов под действием биогеля
Вариант Действие (2013 г) Последействие (2014 г)
Сумма водопрочных агрегатов более 1 мм, % Сумма водопрочных агрегатов более 0,25 мм, % d, мм Сумма водопрочных агрегатов более 1 мм, % Сумма водопрочных агрегатов более 0,25 мм, % d, мм
Контроль 28,0 73,1 1,24 28,4 72,3 1,20
Биогель 39.4 78,5 2,14 34,3 75,2 2,0
d, мм - средний диаметр водопрочных агрегатов

Применение биогеля также положительно сказывается на таком важном показателе, как водопроницаемость. В Таблице 3 представлены результаты определения водопроницаемости почв методом малых заливаемых площадок (метод рам) [Шеин Е.В. Курс физики почв: Учебник. - М.: изд-во МГУ, 2005. - 432 с.] после применения биогеля.

Таблица 3.
Продолжительность действия торфогеля на водопроницаемость серой лесной почвы, мм в мин
Вариант Продолжительность, месяцы
1 2 8 10 11
Контроль 8,0 7,3 7,0 6,7 7,1
Биогель 12,7 11,5 10,4 9,5 9,3

Таким образом, способ борьбы с эрозией почв по настоящему изобретению обеспечивает весьма эффективное предотвращение смыва почвы и является существенно более простым, поскольку не требует использования сложной исходной смеси.

1. Способ борьбы с эрозией почв, содержащий этапы, на которых:
- заранее получают биогель, представляющий собой водоторфяной гель с размерами частиц торфа не более 40-60 нм, диспергированного с помощью ультразвуковой кавитации в водной среде при высоком статическом давлении;
- опрыскивают поверхность почвы после ее сельскохозяйственной обработки 10-30%-ным раствором полученного биогеля из расчета от 50 до 200 кг биогеля на один гектар.

2. Способ по п. 1, в котором упомянутая сельскохозяйственная обработка является весенней вспашкой, а упомянутое опрыскивание осуществляют 10-20%-ным раствором упомянутого биогеля из расчета 50-70 кг биогеля на один гектар.

3. Способ по п. 2, в котором вслед за упомянутой вспашкой осуществляют посев пропашных сельскохозяйственных культур.

4. Способ по п. 1, в котором упомянутая сельскохозяйственная обработка является осенней вспашкой, а упомянутое опрыскивание осуществляют 20-30%-ным раствором упомянутого биогеля из расчета 100-200 кг биогеля на один гектар.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ некорневой подкормки зерновых культур включает обработку вегетирующих растений раствором органо-минерального удобрения, которое представляет собой смесь гумата калия с борной кислотой в соотношении 1:1, причем подкормка проводится совместно с химической прополкой гербицидами.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения органоминерального удобрения включает обработку угля путем химического воздействия и смешивания его с питательными компонентами, причем сажистый уголь берут фракцией 1,1-7,8 мм и при температуре окружающей среды смешивают с питательными компонентами в виде монтмориллонитовой и фосфатной глин фракцией 1,1-7,8 мм каждая и в массовом соотношении 2:0,5:1, в смесь вводят 12-15% раствор сульфата аммония, затем смесь обрабатывают кавитационным диспергированием при температуре 10-55°C в течение 10-20 минут, полученную суспензию помещают в закрытую емкость на 14-30 суток для завершения химического взаимодействия.

Изобретение относится к области получения удобрений на основе отходов переработки растительного сырья. Предложен способ биоконверсии отходов промышленного производства сапонинов из корня Saponaria Officinalis.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в производстве торфо-гуминового препарата, применяемого для корневой и внекорневой подкормки различных культур в открытом и закрытом грунте, а также как биологически активная добавка для животных и рыб.
Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Сухой торфо-гуминовый препарат содержит смешанную композицию на торфяной основе предварительно измельченных торфа и биологически активной органической добавки, причем в качестве биологически активной органической добавки используют растительную композицию, состоящую из хвои сосны обыкновенной, корня родиолы розовой, травы и корня пиона уклоняющегося, травы рапса и эхинацеи пурпурной в стадии цветения.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании различных сельскохозяйственных культур, в частности пшеницы. Стимулятор роста пшеницы, обогащенный микроэлементами с повышенной биологической активностью, содержит (г/л): гуминовые кислоты 0.005-0.05, сульфат кобальта 0.2-1.5, сульфат меди 0.05-0.5, сульфат марганца 1.0-2.0, аммоний молибденовокислый 0.5-1.5, сульфат цинка 0.5-1.5 и борную кислоту 0.1-1.0.

Изобретение относится к биотехнологии и к сельскохозяйственной микробиологии. Предложен способ получения биоудобрения.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гумусовых кислот с заданным групповым соотношением гуминовых и фульвокислот из каустобиолитов угольного ряда методом щелочной экстракции, причем каустобиолит предварительно измельчают и просеивают через сито с ячейками 214×214 мкм, параллельно проводят электрохимическую активацию воды с разделением ее на католит и анолит, экстракцию гуминовых и фульвокислот проводят в два этапа, при этом первый этап экстракции проводят в аппарате с мешалкой в щелочной среде, созданной путем добавления католита к каустобиолиту заданного гранулометрического состава, при pH>10 и температуре не выше 20°C, а второй этап - при циркуляции получившегося на первом этапе гидрогеля через проточный гидродинамический кавитатор, генерирующий акустическое поле с интенсивностью до 3,5 Вт/см2 и частотой до 40 кГц при температуре не выше 74°C, после чего смесь экстрагированных гуминовых кислот и фульвокислот разделяют анолитом при pH<2 в сепараторе и смешивают их в пропорции, обеспечивающей заданное соотношение гуминовых кислот и фульвокислот в конечном продукте.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения стимулятора роста растений из низинного торфа заключается в щелочном гидролизе низинного торфа водным раствором аммиака в присутствии перекиси водорода при нагревании и с последующим отделением жидкой фазы, причем низинный торф с зольностью 40-60% и содержанием гуминовых кислот 14-19% смешивают с водой в соотношении 1:(6-8), а затем смешивают с водным аммиаком в дозе 15-19% и перекисью водорода в дозе 15-19% на абсолютно сухое вещество торфа.

Изобретение относится к области природоохранных технологий, передовых аграрных технологий и химии кремнийорганических соединений и может быть использовано для восстановления структуры нарушенных почв путем стабилизации водопрочных агрегатов.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения жидкого торфо-гуминового удобрения включает приготовление смеси раствора с высоким рН с гуматосодержащим веществом, последующее кавитационное диспергирование гуматосодержащих веществ из расчета удельной мощности 1-4 Вт/см3 зоны обработки смеси в течение 5-10 мин, причем в процессе приготовления смеси раствора с гуматосодержащим веществом воду предварительно обрабатывают посредством электролиза, полученную таким образом воду с высоким рН смешивают с торфяной суспензией влажностью 75-85%, приготовленной на активированной воде, перемешивают и затем смесь активированной посредством электролиза воды и торфяной суспензии подвергают кавитационной обработке в ультразвуковом поле. Изобретение позволяет создать органоминеральное удобрение, обладающее повышенной агрохимической эффективностью. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гуминового препарата включает измельчение торфа, смешивание его с водой и обработку водно-торфяной смеси ультразвуком, причем торф, измельченный до фракции 200-250 мкм, смешивают с водой в соотношении торф/вода от 1/6 до 1/10 мас. ч., полученную смесь подогревают до температуры 40-60оС, затем осуществляют первую ультразвуковую обработку при частоте ультразвуковых колебаний 25-50 кГц в течение 30-60 мин, затем полученный продукт перемешивают в центрифуге при 1500-3000 об/мин в течение 5-15 мин, после чего продукт подвергают повторной ультразвуковой обработке в прежнем режиме, затем продукт охлаждают до комнатной температуры и фильтруют до размера частиц 50÷100 мкм. Изобретение позволяет получить биологически активные, максимально эффективные, экологически чистые и физиологически безопасные для организма животных и растений гуминовые препараты. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения гуминового препарата включает предварительную гидродинамическую обработку воды, измельчение торфа и приготовление водно-торфяной суспензии, озонирование водно-торфяной суспензии, воздействие щелочным реагентом, кавитацию, гидратацию и отделение жидкой фракции, причем количество щелочного реагента, необходимого для обработки торфо-водяной суспензии, определяется реакцией нейтрализации водной суспензии торфа (в пропорции 1:3) калийной щелочью до pH 6,5-7,5. Также описана технологическая линия для осуществления способа получения гуминового препарата. Изобретения позволяют улучшить качество конечного продукта. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Технологическая линия по производству твердых и жидких гуминовых препаратов с содержанием солей гуминовых кислот до 95% включает узел дробления и рассева бурого угля, узел твердофазной конверсии бурого угля, узел получения жидкого гуминового препарата, узел сушки, при этом узел дробления и рассева бурого угля имеет две последовательно соединенные дробилки грубого и мелкого помола, узел сушки оснащен центробежным циклоном для улавливания инертных частиц, а узел получения жидкого гуминового препарата дополнительно содержит шнековую центрифугу. Изобретение позволяет подобрать аппараты в заявляемую технологическую линию таким образом, что достигается синергетический эффект, который, в свою очередь, позволяет повысить содержание солей гуминовых кислот до 95%. 4 ил., 1 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Жидкий водный агрохимикат имеет в качестве активного компонента калиевые и/или натриевые соли гуминовых кислот, причем агрохимикат содержит не более 16% по массе калиевых и/или натриевых солей гуминовых кислот, не более 1,0% по массе нерастворимых в воде механических примесей, имеет pH 9,0-10,5, исключается загеливание продукта при хранении в течение не менее 2-х лет, агрохимикат имеет следующий элементный состав в расчете на беззольную пробу, % по массе: С - 57,46; Н - 4,72; N - 2,97; О - 34,85. Изобретение позволяет получить жидкий водный агрохимикат, имеющий оптимальный для практического использования в качестве удобрения и стимулятора роста растений состав и длительный срок годности при хранении. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения гуминовых стимуляторов роста включает измельчение природного гумифицированного материала, обработку щелочью в присутствии мочевины и экологически безопасного комплексона - иминодиянтарной кислоты в соотношении 1:1-5:0,1-2,5, выдерживание в течение 6-12 часов при нормальных условиях и отделение раствора, содержащего гуминовые вещества от осадка. Изобретение позволяет повысить концентрацию биологически активных гуминовых веществ, оказывающих явный стимулирующий эффект на рост растений, в готовом полностью биологически разлагаемом продукте, который может применяться в качестве эффективного удобрения без увеличения токсической нагрузки на агросистемы. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Способ получения гуматов калия включает измельчение бурого угля, смешивание его с гидроксидом калия с получением рабочей смеси, перемешивание рабочей смеси и разделение ее на твердую и жидкую фазы путем отстаивания, причем бурый уголь измельчают до размера не более 200 мкм в присутствии воды с получением угольно-водной пульпы, которую смешивают с гидроксидом калия. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Установка для получения гуматов калия включает последовательно установленные молотковую мельницу со средством подачи в нее бурого угля и шаровую мельницу для получения водно-угольной пульпы со средством подачи в нее предварительно измельченного бурого угля и средством подачи в нее воды, реактор для получения рабочей смеси со средством подачи в него водно-угольной пульпы, снабженный мешалкой, средством поступления в него гидроксида калия, а также осадительную ванну со средством поступления в нее рабочей смеси и средством удаления раствора гуматов калия. Изобретения позволяют создать способ получения гуматов калия, простой при реализации и с более низкими затратами энергии. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения комплексного биопрепарата из гумусосодержащих веществ путем щелочной экстракции, отделением щелочного экстракта и его нейтрализацией, причем их подвергают щелочной экстракции 0,1 М раствором пирофосфата калия в 0,1 н. растворе КОН или в 0,1 М раствором пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе KOH или 0,1 М раствором пирофосфата натрия в 0,1 н. растворе NaOH при температуре 80°C, а затем после отделения щелочного экстракта нейтрализуют его азотной кислотой HNO3 до значений pH 7,0-8,0, перемешивают, отстаивают и получают жидкий целевой продукт. Изобретение позволяет увеличить в конечном целевом продукте содержание гуминовых веществ, регулировать количество и соотношение в конечном продукте натрия и калия, а также калиевых и натриевых солей гуминовых веществ, повысить содержание в конечном целевом продукте за счет введения в экстрагент пирофосфата натрия общего фосфора, а при использовании пирофосфата калия и общего фосфора, и общего калия. 1 табл., 3 пр.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ гумификации растительного сырья заключается в том, что навеску исходного растительного сырья - кору сосны обыкновенной - подвергают механохимической обработке в водном растворе гидроксида калия концентрацией 0,5 моль/л в роторном кавитационном аппарате с частотой вращения ротора 3000 об/мин, где производят гидродинамическое воздействие на смесь в течение 25 минут при температуре 60°С и гидромодуле 1:50, затем отделяют жидкую фазу центрифугированием и выделяют гуминовые кислоты из жидкой фазы при подкислении минеральной кислотой до рН 2. Изобретение позволяет получить качественный продукт. 3 табл., 21 пр.
Наверх