Спосіб відновлення й підвищення родючості ґрунтів, зокрема в пустельних та напівпустельних зонах землеробства

Реферат: Винахід належить до способу відновлення й підвищення родючості ґрунтів, особливо в пустельних або напівпустельних зонах землеробства, шляхом внесення в оброблюваний ґрунт у передпосівний період органічних і природних мінеральних матеріалів і насичення її вологою в післяпосівний період, причому як органічний матеріал використовують переважно пташиний послід, як мінеральний матеріал використовують натрієвий бентоніт, а обробку цих матеріалів і внесення їх у ґрунт у передпосівний період здійснюють, використовуючи наступну послідовність етапів: (a) попередню обробку переважно пташиного посліду ферментним препаратом - Оксизином, який синтезований з патоки цукрового буряку і який забезпечує розкладання й знезаражування використовуваного органічного матеріалу; (b) подрібнення натрієвого бентоніту, призначеного для зниження фільтрації й швидкості випарювання води в оброблюваному ґрунті; (c) нанесення на оброблюваний ґрунт матеріалів, отриманих на етапах (а) і (b); і UA 107859 C2 (12) UA 107859 C2 (d) перемішування нанесених матеріалів із оброблюваним ґрунтом, закладання їх на глибину орного шару рослини, вибраної для вирощування, і одержання в результаті екрануючого шару, що забезпечує стартові умови розвитку мікробіоценозу; а після посіву або посадки в екрануючому шарі рослин здійснюють його регулярне поливання, причому у воду першого поливу додають ферментний препарат - Агрозин, який синтезований з патоки цукрового буряку і який забезпечує посилення активності в ризосфері рослин аеробних ґрунтових бактерій. Оптимальні умови реалізації даного способу, що пропонуються, дозволяють забезпечити ефективний розвиток біоценозу і, як результат, відновлення і підвищення родючості ґрунту, що обробляється. UA 107859 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до сільського господарства, насамперед - до способів ведення рільництва, зокрема стосується способів відновлення й підтримання родючості ґрунту в пустелях і напівпустелях, а також на родючих ґрунтах з метою одержання високих урожаїв зі збереженням родючості ґрунту. Винахід дозволяє повністю відмовитися від мінеральних добрив, а також від органічних, внесених з розрахунку на планований урожай необхідного NPK (азот, фосфор, калій). Відомим є спосіб підвищення родючості ґрунту, відповідно до якого в ґрунт вносять фосфоровмісну сировину разом з підкисляючою добавкою. Як фосфоровмісну сировину використовують фосфоритне борошно. Як підкисляючу добавку використовують фосфогіпс. Співвідношення компонентів у пропонованій суміші становить 1:1. Використання винаходу дозволяє підвищити урожайність сільськогосподарських культур (Патент РФ № 2178964, МПК A01С21/00, опубл. 10.02.2002). Недоліком такого способу є обов'язковий вміст гумусу понад 3 % у ґрунті оброблюваної ділянки, що неможливо в умовах піщаного ґрунту пустелі. Відомим є спосіб обробки ґрунту, при якому ґрунт обробляють шляхом мульчування торф'яною крихтою, попередньо перемішаною із сполученнями кальцію. Відповідно до винаходу, у торф додатково додають лігносульфонат амонію в кількості 0,02-0,5 % ваг. з розрахунку на абсолютно суху речовину, з наступним перемішуванням. Як сполучення кальцію використовують карбонат кальцію, який вносять у кількості, розрахованій за формулою, наведеною в описі до патенту РФ № 2067804, МПК А01С21/00, С09K17/00, опубл. 20.10.1996. Недоліком такого відомого способу є обов'язкова присутність у ґрунті оброблюваної ділянки органіки для забезпечення життєдіяльності оброблюваної культури, що неможливо в умовах пісків пустелі. Відомим є також спосіб збагачення ґрунту, при якому в ґрунт вносять підторфний шар сапропелю з високим вмістом органічної речовини. Технічний результат винаходу - підвищення вмісту в ґрунті органічної речовини, збільшення вмісту корисної мікрофлори, поліпшення екологічної ситуації в самому ґрунті за рахунок підвищення вмісту елементів мінерального живлення (Патент РФ № 2408181, МПК А01С21//00, опубліковано: 10.01.2011). Недоліком способу є обов'язкова присутність у ґрунті оброблюваної ділянки органіки для забезпечення життєдіяльності оброблюваної культури, що неможливо в умовах пісків пустелі. Найбільш близьким за суттю й технічним результатом, що досягається, є спосіб відновлення й підвищення родючості ґрунтів, що передбачає обробку або мульчування ґрунту мульчею, яка містить екологічно чисту, з високими санітарно-гігієнічними й живильними властивостями агроруду природного походження - цеолітвмісну сировину Хотинецького родовища Орловської області (ХОТИЛІТ), пташиного посліду, побічну продукцію сільськогосподарських культур, відходи лісопильного й круп'яного виробництв. Витрата суміші становить 8-10 т/га. Застосування винаходу дозволяє поліпшити агрофізичні й агрохімічні властивості ґрунту 7 (Патент RU 2199193 МПК А01В13/16, опублікований 27.02.2003). Недоліком способу-прототипу є використання пташиного посліду без його попереднього знезаражування, що вносить у ґрунт патогенну мікрофлору, наприклад гельмінтів. Немає гарантованого "механізму" запуску стартових умов розвитку мікробіоценозу для пісків пустелі або напівпустелі й, відповідно, відсутні гарантії відновлення й підтримання родючості таких ґрунтів. В основу винаходу поставлена задача створити такий спосіб відновлення й підвищення родючості ґрунтів, особливо в пустельних або напівпустельних зонах землеробства, у якому завдяки забезпеченню стартових умов для розвитку мікробіоценозу в ґрунтах у районах пустель і напівпустель і наробітку гумусу вдалося б досягти більш високих урожаїв при більш низьких витратах, ніж при застосуванні традиційних мінеральних добрив або органічних, які вносять з розрахунку на планований урожай необхідного NPK (азот, фосфор, калій). Поставлена задача вирішується способом відновлення й підвищення родючості ґрунтів, особливо в пустельних або напівпустельних зонах землеробства, який передбачає внесення в оброблюваний ґрунт у передпосівний період органічних і природних мінеральних матеріалів і насичення його вологою в післяпосівний період, у якому, згідно з винаходом, як органічний матеріал використовують переважно пташиний послід, а як мінеральний матеріал використовують натрієвий бентоніт, при цьому обробку цих матеріалів і внесення їх у ґрунт у передпосівний період часу здійснюють, використовуючи наступну послідовність етапів: (а) попередню обробку переважно пташиного посліду ферментним препаратом - Оксизином, який синтезовано з патоки цукрового буряку і який забезпечує розкладання й знезаражування використовуваного органічного матеріалу; 1 UA 107859 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (b) подрібнення натрієвого бентоніту, призначеного для зниження фільтрації й швидкості випаровування води в оброблюваному ґрунті; (c) нанесення на оброблюваний ґрунт матеріалів, отриманих на етапах (а) і (b); і (d) перемішування нанесених матеріалів з оброблюваним ґрунтом, закладення їх на глибину орного шару рослини, вибраної для вирощування, і одержання в результаті екрануючого шару, що забезпечує стартові умови розвитку мікробіоценозу. Крім того, згідно з винаходом, після посіву або посадки рослин (у післяпосівний період) в отриманому екрануючому шарі, здійснюють регулярне поливання цього шару, причому у воду першого поливу додають ферментний препарат - Агрозин, який синтезований з патоки цукрового буряку і який забезпечує посилення активності в ризосфері рослин аеробних ґрунтових бактерій. В одному із переважних варіантів здійснення даного способу доцільно, щоб на етапі (b) подрібнення бентоніту здійснювали до досягнення діаметра подрібнених часток у діапазоні від 0,005 до 2 мм, а нанесення матеріалів на оброблюваний ґрунт на етапі (с) здійснювали по черзі або в суміші. Переважним для цілей даного винаходу також є вибір витрати попередньо обробленого органічного матеріалу в діапазоні від 3 до 4 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті менше 1 %, від 1,5 до 2,0 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті до 3 %, і від 0,7 до 1,3 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті понад 3 %. Крім того, переважно витрату подрібненого натрієвого бентоніту вибирати в діапазоні від 20 до 25 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті менше 1 %, у діапазоні від 13 до 18 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті до 3 %, і від 7 до 12 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті понад 3 %. Ферментний препарат Агрозин може бути доданий у воду першого поливу в пропорції з водою в діапазоні 1/200-1/1000, а його витрата може бути вибрана у діапазоні від 4 до 5 літрів концентрату на 1 гектар. Згідно із ще одним переважним варіантом здійснення способу, що заявляється, після збору кожного урожаю доцільно повторно вносити в екрануючий шар попередньо оброблений на етапі (а) органічний матеріал із розрахунку від 0,7 до 1,3 тонн на гектар і ферментний препарат Агрозин у пропорції з водою в діапазоні 1/200-1/1000 з розрахунку 4-5 літрів концентрату на 1 гектар. Крім того, переважним є також перед здійсненням етапу (а) у пташиний послід додатково вводити інші відходи виробництва пташиного м'яса, що становлять не більше 15 % від загальної маси органічного матеріалу. При цьому як пташиний послід найкраще використовувати курячий послід. Автор з'ясував, що саме сполучення унікальних факторів: організація в передпосівний період екрануючого шару на глибину орного шару, що пропонується, внесення в нього бентоніту й певним чином обробленого органічного матеріалу на основі пташиного посліду, а також додавання в перший полив Агрозину при посіві або посадці рослин, дозволяє запустити процес біоценозу. Згідно з переважними варіантами здійснення даного способу оптимізовані умови попередньої обробки й самого складу органічного матеріалу, подрібнення бентоніту й витрати всіх використовуваних матеріалів, що забезпечують найбільш ефективний розвиток біоценозу і, як результат, відновлення й підвищення родючості ґрунту, особливо пустель або напівпустель. Відмітною ознакою наявності біоценозу при використанні способу, який пропонується, є те, що після запуску біоценозу, здійснюваного згідно з запропонованими умовами, при відсутності винесення поживних елементів з поля із урожаєм не потрібне виконання операцій на стадіях а)d), а тільки полив. У випадку видалення (збору) з оброблюваної ділянки ґрунту врожаю, компенсація винесення поживних речовин може бути здійснена внесенням додаткової кількості обробленого органічного матеріалу (у набагато менших кількостях порівняно з первісним), а також ферментного препарату Агрозину. Слід зазначити, що спосіб, який пропонується, дозволяє відновити натуральний (природний) мікробіоценоз на ґрунтах, що втратили родючість, а також на родючих ґрунтах, замість мінеральних добрив для ведення рільництва, з метою запобігання втраті родючості. При цьому на поливних землях після посіву екрануючий шар може бути насичений водою з розрахунку 0,7 ППВ (повна польова вологоємність ґрунту). Для північних широт екрануючий шар готується з осені для затримки вологи в екрануючому шарі після сніготанення, а для широт з вологим кліматом і сезонними дощами екрануючий шар готується напередодні сезону дощів. Далі суть винаходу пояснюється конкретним прикладом здійснення способу, що описує, зокрема, відновлення й підвищення родючості поливного пустельного ґрунту в районі міста Ал 2 UA 107859 C2 5 Айн (ОАЕ) при вирощуванні люцерни з використанням технології, яка пропонується згідно зі способом, що патентується. Розрахунок на урожай становив порядку 20,0 т/га за один збір зеленої маси та 200,0 т/га за 10 зборів при цілорічному зборі зеленої маси. Вихідні дані ґрунтів були представлені наступним: орний шар для люцерни - 30 см. 3 щільність сухого ґрунту Рсух. - 1,685 г/см . 3 щільність твердих часток ґрунту Ртв.ч. - 2,65 г/см . класифікація ґрунту - пісок середньої крупності. Лабораторний аналіз ґрунту представлений у Таблиці 1. 10 Таблиця 1 Агрохімічні показники родючості ґрунту Найменування показників Лужногідролізований (доступний) азот Рухливий (доступний) фосфор (Р2О5) Обмінний (доступний) калій (K2О) Вміст у ґрунті, мг/кг Вміст в 30 см шарі ґрунту, кг/га 29 146 50 252 169,1 855 Винесення із ґрунту при урожаї зеленої маси люцерни 20,0 т/га - 200 т/га Таблиця 2 Винесення поживних речовин із урожаєм люцерни Вміст поживних речовин в Сумарне винесення урожаї % на із урожаєм, кг/га абсолютну суху речовину Урожайність, т/га Зелена маса 20,0 200,0 15 20 абсолютна суха N Р K N Р речовина 4,6 (5,3 сіна) 2,45 0,58 1,51 112,7 27 46 (53,3 сіна) 2,45 0,58 1,51 1127 270 K 69 690 Затрати поживних речовин на 1 т абсолютної сухої речовини урожаю, кг N 24,5 Р K 6 15 Таким чином, винесення поживних речовин на заплановану урожайність люцерни 20,0 т/га становить: азоту - 112,7 кг/га, фосфору - 27 кг/га, калію - 69 кг/га. Відповідно, при зборі 10 урожаїв винесення поживних елементів складе: азоту - 1127 кг/га; фосфору - 270 кг/га; калію - 690 кг/га. У симбіозі із бульбочковими бактеріями люцерна накопичує до 50-75 кг/га (середнє - 62,5 кг/га) азоту за кожен урожай або 500-750 кг/га (середнє - 625 кг/га) за 10 урожаїв. Для розрахунку потреби добрив на запланований урожай прийняті наступні показники, які наведені в таблиці 3. Таблиця 3 Орієнтовні коефіцієнти використання рослинами люцерни поживних речовин із ґрунту й добрив Елемент живлення Азот Фосфор Калій 25 Коефіцієнт використання, % з ґрунту з мінерального добрива 20 40 10 15 17 20 з органічного добрива 35-40 25-35 50-60 Розрахунок дози добрив виконаний за методикою й формулою Інституту землеробства Національної академії аграрних наук України: Д 100  Уп  В  П  а y 100 , де: 3 UA 107859 C2 Д - розрахункова доза добрив, кг/га; Уп - запланована урожайність основної продукції (суха речовина), т/га; В - винесення поживних речовин 1 т продукції, кг/га; П - запас доступних поживних речовин, кг/га; 5 а - коефіцієнт використання поживних речовин із ґрунту, %; y - коефіцієнт використання поживних речовин з добрив, %. У таблиці 4 наведені дані розрахунку споживання поживних речовин на запланований урожай. Таблиця 4 Кількість елементів живлення на запланований урожай зеленої маси люцерни Потреба, кг/га діючої речовини Поповнення за рахунок Елемент живлення З мінеральними Необхідна кількість симбіотичної добривами поживних речовин азотфіксації 20 т/га (4,6 т/га - абсолютно сухої речовини, або 5,33 т/га - сіна) Азот 281 62,5 218,5 Фосфор 182,3 182,3 Калій 336,5 336,5 200 т/га (46 т/га - абсолютно сухої речовини, або 53,3 т/га - сіна) Азот 2810 625 2185 Фосфор 1823 1823 Калій 3365 3365 10 15 20 25 30 35 40 Нижче наведений розрахунок застосування розповсюджених мінеральних добрив відносно розглянутого випадку - вирощування люцерни в ОАЕ на пісках пустелі. Сечовина (карбамід), найбільш концентроване азотне добриво - CO(NH2)2, вміст азоту 46 %. Ціна - 4000 грн./т (500 $/т). Необхідна кількість - 2185/0,46=3957 кг/га. Вартість - 3,957 т  500=1978,5 $. При десятиразовому (у рік) зніманні врожаю з 1 га. Подвійний суперфосфат - Са(Н2РО4)2*Н2О, вміст фосфору 45-50 % (47,5 %). Ціна - 4800 грн./т (600 $/т). Необхідна кількість - 1823/0,47=3879 кг/га. Вартість - 3,879 т  600=2327 $. При десятиразовому (у рік) зніманні врожаю з 1 га. Хлористий калій - KСl, вміст калію 52-60 % (56 %). Ціна - 4500 грн./т (562 $). Необхідна кількість - 3365/0,56=6009 кг/га. Вартість - 6,009 т  562=3377 $. При десятиразовому (у рік) зніманні врожаю з 1 га. При цьому витрати на добрива складуть - 1978,5 $+2327 $+3377 $=7682,5 $, або 144,1 $ на 1 тонну сіна. Недоліком застосування мінеральних добрив є - порушення мікробіоценозу й загибель корисних бактерій. Саме біоценоз, заснований на симбіозі рослин і мікрофлори прикореневої системи, є головним геологоперетворюючим фактором на Землі, у результаті якого з'явився гумус і родючість ґрунту. Хімічні сполуки, які вносяться в ґрунт із мінеральними добривами, порушують природний процес, що склався за мільйони років, життєдіяльності автотрофних мікробів: організмів, які синтезують органічні сполучення з неорганічних і які використовують для побудови свого тіла неорганічні речовини ґрунту, води, повітря. Автотрофи є первинною ланкою в живленні рослин: первинними продуцентами органічної речовини в біосфері, забезпечуючи їжею вторинну ланку мікроорганізмів - гетеротрофів, які також є продуцентами органіки. Рослини виділяють до 20 % своєї маси як прикореневі виділення, якими підгодовують гетеротрофів і мікроорганізми, що проявляють властивості як гетеротрофів, так і автотрофів. Весь процес і є процесом мікробіоценозу, який порушується при внесенні мінеральних добрив. Автотрофи під дією "ударних доз" азоту, фосфору й калію гинуть або піддаються мутації під дією надлишкового фону NPK, втрачають здатність видобування елементів з материнського ґрунту, тобто, порушується їхня нормальна життєдіяльність. При цьому порушується життєдіяльність вторинної ланки - гетеротрофів, які використовують для своєї життєдіяльності органічні речовини попередньої ланки, порушується процес виділення й засвоєння прикореневих 4 UA 107859 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 виділень, в остаточному підсумку ґрунт деградує й виснажується, оскільки нікому створювати родючий гумус. У період вегетації рослин використовується лише невелика частина корисних компонентів хімічних добрив, через що щорічно створюється все більш зростаючий фон речовин, кількість яких невластива ґрунту, порушується не тільки біоценоз але й прилегла екосистема. Вимоги до вологості ґрунту, вода на полив. На утворення одного кілограма своєї маси (суха речовина) транспіраційний коефіцієнт, люцерна витрачає води 663-771 кг (717 кг). Люцерна висуває підвищені вимоги до води: до атмосферної посухи вона стійка, але вимоглива до вологості ґрунту. Мінімальна витрата води за рахунок випаровування й фільтрації становить 25 % від загальної витрати. Сумарна витрата води з урахуванням транспірації для розглянутого випадку з люцерною, виходячи із запланованого врожаю 20 т/га за один укос зеленої маси (4,6 т/га 3 3 абсолютно сухої речовини або 5,3 т/га - сіна)  5067 м /га, або 956 м на 1 тонну сіна. На перший полив кількість води розраховують, виходячи з повної польової вологоємності ґрунту (ППВ): ППВ=(1-рсух./ртв.ч.)100/pсух.=(1-1,685/2,65)х100/1,68521,6 %. При цьому необхідна вологість ґрунту - W необх.=0,7хППВ=0,7 × 21,615,12 (%). В орному шарі - 30 см знаходиться ґрунту - 505,5 кг, відповідно, води на перший полив на 1 2 3 3 м необхідно - 76,4 л або 764 м /га, інша волога - 5067-764=4303 м розподіляється на весь вегетаційний період: для другого й наступного урожаїв на 30 днів. Ціни на воду для сільськогосподарського застосування (поливу) в усьому світі мають величезні розбіжності. Наприклад, в Україні або Узбекистані ціна 1 м куб. води становить приблизно 0,015 $. Складно одержати достовірні дані за цінами води на полив, особливо для країн Близького Сходу. За неофіційним даними вона становить (наприклад, для Кувейту) - 0,9 3 $/м . Якщо прийняти для розрахунків цю ціну (а вона одна з найвищих у світі), то виходить, що витрати на воду для 1 тонни сіна люцерни можуть скласти близько 860 $. Виходячи із ціни продажу (ринкової ціни) на сіно люцерни - 200 $/т, виходить, що при 3 існуючих цінах на мінеральні добрива й зазначеної вище вартості води на полив (0,9 $/м ), вирощування люцерни в умовах пустелі ОАЕ із застосуванням мінеральних добрив не є рентабельним! Шлях до рентабельності й зниження витрат у сільгоспвиробництві лежить у різних аспектах, у тому числі в області економії води й зниженні витрат на добрива. Поставлена задача вирішується шляхом впровадження способу, що пропонується (надалі "ТЕХНОЛОГІЇ біоценозу"), при якому створюються стартові умови для мікробіоценозу в ґрунтах у районах пустель і напівпустель, і здійснюються заходи щодо подальшого його підтримання. Технологія біоценозу також дозволяє відновити натуральний (природний) мікробіоценоз на ґрунтах, що втратили родючість і на родючих ґрунтах, де використовуються мінеральні добрива для ведення рільництва, з метою запобігання втраті родючості. Впровадження технології дозволяє підвищувати родючість ґрунту шляхом накопичення гумусу й одержувати врожаї значно вищі, ніж при застосуванні мінеральних добрив. Технологія, що пропонується у винаході, містить декілька операцій: Для стартових умов створюється екрануючий шар ґрунту на глибину орного шару вирощуваної рослини, у який вносять: 1) натрієвий бентоніт з діаметром часток у діапазоні 0,05-2,0 мм (Таблиця 5); 45 Таблиця 5 Орієнтовний склад натрієвого бентоніту Найменування показників Рухливий (доступний) фосфор (Р2О5) Обмінний (доступний) калій (K2О) Вартість неактивованого бентоніту на 1га при ціні 70 $/т Кількість Норма внесення на 1 га При вмісті При вмісті гумусу в гумусу в Кількість в ґрунті до ґрунті до 1 тонні 1% 3% 25 тонн/га 15 тонн/га При вмісті гумусу в ґрунті понад 3% 10 тонн/га 0,03 % 0,3 кг 7,5 кг/га 4,5 кг/га 3,0 кг/га 0,36 % 3,6 кг 90 кг/га 54 кг/га 36 кг/га 1750 $ 1050 $ 700 $ 5 UA 107859 C2 5 10 15 20 25 30 35 Бентоніт вноситься один раз при створенні стартових умов біоценозу. Залежно від урожайності ґрунту можливо повторне внесення бентоніту через 5-7 років. Для випадку, який розглядається, з піском з пустелі ОАЕ при дозі бентоніту 25 т/га, до 80 % вологи від ППВ (повної польової вологоємності ґрунту) акумулюється в екрануючому шарі за рахунок поглинальних властивостей бентоніту, кожний 1 грам якого поглинає 5 грамів води, що підтверджено експериментами. У початковий період вегетації коренева система розвивається в умовах по вологості, близьких до оптимальних. Частина периферійного коріння проникає в шар, змочений за рахунок опускання вологи нижче основного шару першої оранки - 0,30 м. Відмирання волосків коріння (їх обмін) відбувається протягом 10-20 днів, утворюючи канали, у яких конденсується волога й розмножується мікрофлора. Таким чином, послідовно розширюється ареол перебування, як мікроорганізмів, так і коріння рослини, розширюючи можливості доступу всього ланцюжка біоценозу до поживних речовин ґрунту. Гідроакумулюючі властивості бентоніту сприяють збереженню вологи в ґрунті, перешкоджаючи випаровуванню й фільтрації. Експериментами з витримки суміші піску й 2 бентоніту (у дозі 25 кг бентоніту на 1 м при товщині екранного шару для люцерни - 0,3 м) у термошафі при температурі +50 °C показано зниження швидкості випаровування води Приблизно на 40 %. Варто враховувати, що витрата поливної води для однієї й тієї ж культури, в одному кліматичному регіоні залежить від багатьох факторів, наприклад, важливим є зерновий склад ґрунту, оптимальна щільність посіву, що формує мікроклімат на посівній площі тощо. В Україні норма витрати насіння люцерни становить 18-20 кг/га. В ОАЕ ця норма збільшується до 50 кг/га, тобто, густота посіву в цьому випадку перешкоджає випаровуванню вологи. Кількість води на полив в ОАЕ за рахунок скорочення випаровування й фільтрації 3 3 зменшиться від загальної кількості - 5067 м /га до 4560 м /га (774 $ на 1 тонну сіна). Витрати на воду при цьому скоротяться на один урожай на 456 $. Тобто, витрати на бентоніт є виправданими, оскільки окупуються приблизно за 4 урожаї (менше півроку). Глинисті частки здійснюють істотний стимулюючий вплив на життєдіяльність ряду видів мікроорганізмів, що перебувають в екрануючому шарі, зокрема на їхню дихальну активність, а найбільш помітним впливом на фізіологічну активність мікроорганізмів володіє бентоніт (монтморилоніт). Крім того, до екрануючого шару вноситься: 2) курячий послід, перероблений методом ферментації за допомогою препарату - Оксизин, що має властивістю ферменту класу оксидаз, синтезований з патоки цукрового буряку (далі Органік) (Таблиця 6). Оксизин випускається Дніпровською Асоціацією-К і більш докладно описаний на сайті www.star-k.com.ua Таблиця 6 Орієнтовний склад Найменування показників Лужногідролізований (доступний) азот Рухливий (доступний) фосфор (Р2О5) Обмінний (доступний) калій (K2О) ** Вартість Органіку на 1 га. при ціні ~20 $/т *** Вартість Органіку на 1 га. при ціні ~100 $/т Органіку Кількість * Норма внесення на 1 га При вмісті При вмісті При вмісті гумусу в гумусу в гумусу в Кількість в 1 ґрунті понад ґрунті до 1 % ґрунті до 3 % тонні 3% 3 тонн/га 1,5 тонн/га 1 тонн/га 3,75 % 37,5 кг 112,5 кг/га 56,3 кг/га 37,5 кг/га 3,37 % 3,75 % 33,7 кг 37,5 кг 101,1 кг/га 112,5 кг/га 50,5 кг/га 56,3 кг/га 33,7 кг/га 37,5 кг/га 60 $ 30 $ 20 $ 300 $ 200 $ 100 $ * Норми внесення, зазначені для вологості органіку в перерахунку на його вологість - 12 %. ** Ціна Органіку, зазначена при його виготовленні у фермерському господарстві без сушіння, помелу й фасування. *** Ціна Органіку, зазначена при його виготовленні у фермерському господарстві із сушінням і пакуванням. 40 На думку автора, внесення в екрануючий шар Органіку є визначальним чинником у запуску біоценозу. 6 UA 107859 C2 Після кожного збору урожаю в ґрунт вноситься 1 тонна на 1 га Органіку (Таблиця 7) Таблиця 7 Орієнтовний склад Найменування показників Кількість 10 15 20 Кількість в 1 тонні 1 тонн/га 3,75 % 37,5 кг 37,5 кг/га 3,37 % 33,7 кг 33,7 кг/га 3,75 % 37,5 кг 37,5 кг/га 20 $ Лужногідролізований (доступний) азот Рухливий (доступний) фосфор (Р2О5) Обмінний (доступний) калій (K2О) ** Вартість Органіку на 1 га при ціні ~20 $/т *** Вартість Органіку на 1 га при ціні ~100 $/т 5 * Внесення на 1 га після збору урожаю незалежно від ступеня гумусації ґрунту Органіку 100 $ Технологія приготування Органіку з курячого посліду за участю ферментного препарату Оксизин відбувається в буртах і дозволяє розігрівати субстрат до температур 45-70 °C, стерилізуючи його від патогенної мікрофлори, гельмінтів і насіння бур'янів. У процесі беруть участь термофільні мікроорганізми, переводячи недоступні форми азоту, фосфору й калію у форми, доступні для рослин. Неприємний запах посліду знизиться через кілька годин від початку процесу. Переробляється не тільки сам послід, але й перо, тушки загиблих тварин і кров. Залежно від навколишньої температури, через 7-30 днів штабель являтиме собою розсипчасту масу від коричневого до темно-коричневого і чорного кольорів, без характерного різкого запаху аміаку, з вологістю 40-45 %, яку можна вносити в екрануючий шар. В умовах ОАЕ при денній температурі 35-45 °C процес переробки посліду відбувається за 7 діб. І нарешті, ще одним компонентом, що вноситься до екрануючого шару після посіву люцерни є 3) препарат - Агрозин, що має властивість ферменту класу оксидаз, синтезований з патоки цукрового буряку (Таблиця 8). Агрозин випускається Дніпровською Асоціацією-К і більш докладно описаний на сайті www.star-k.com.ua Таблиця 8 Склад Агрозину із щільністю 1,25 г/см 3 Найменування показників Лужногідролізований (доступний) азот Рухливий (доступний) фосфор(Р2О5) Обмінний (доступний) калій (K2О) Вартість Агрозину на 1 га при ціні ~22 $/л 25 30 Кількість 0,28 % 0,25 % 0,6 % Внесення на 1 га незалежно від ступеня Кількість в гумусації ґрунту 1 літрі 4,4 л/га 0,0035 кг 0,0154 кг/га 0,0031 кг 0,014 кг/га 0,0075 кг 0,033 96,8 $ Після кожного збору урожаю в ґрунт вноситься 4,4 літра на 1 га Агрозину. Внесений з першим поливом у екрануючий шар розчин ферментного препарату - Агрозин стимулює розвиток мікроорганізмів у ризосфері рослин, сприяє, за рахунок каталітичних властивостей, прискореній переробці волосків коріння, що відмирають, залишаючи канал для проникнення повітря й вологи. Агрозин, крім каталітичних властивостей, має властивості поверхнево-активної речовини, знижуючи коефіцієнт поверхневого натягу водного розчину з -3 -3 72×10 н/м до 28-30×10 н/м, забезпечуючи цим високу проникаючу здатність вологи в найдрібніші капіляри ґрунту, що забезпечує сприятливі умови для розмноження мікрофлори й економії вологи. 7 UA 107859 C2 5 10 15 Бентоніт і Органік вносяться в екрануючий шар у зазначених в Таблицях 5, 6 кількостях і перемішуються для люцерни на глибину 0,3 м, наприклад, культиватором. Друге й наступне внесення Органіку виконуються поверхневим розкиданням. Агрозин вноситься розбризкувачем рідких добрив або системою поливу. Витрати на запуск і підтримання родючості при виготовленні Органіку в умовах фермерського господарства без сушіння на 10 урожаїв у рік складатимуть: 1750 $+3×20 $+9×20 $+10×4,4 л×22 $=2958 $, або 55,5 $ за одну тонну сіна в перший рік та 10×20 $+10×4,4 л×22 $=1168 $, або 21,9 $/т - сіна в другий і наступні роки. Витрати на запуск і підтримання родючості при виготовленні Органіку в умовах фермерського господарства із сушінням на 10 урожаїв у рік складуть: 1750 $+3×100 $+9×100 $+10×4,4 л×22 $=3918 $, або 73,5 $ за одну тонну сіна в перший рік та 10×100 $+10×4,4 л×22 $=1968 $, або 36,9 $/т - сіна в другий і наступні роки. Кількість внесених за Технологією біоценозу в ґрунт доступних форм азоту, фосфору й калію з бентонітом, Органіком і Агрозином на 10 урожаїв люцерни в рік складуть: - від бентоніту (доза - 25 т/га): - від Органіку (доза - 3 т/га+9×1 т/га): - від Агрозину (доза - 4,4 л/га+9×4,4 л/га): Сумарна кількість складе: 20 25 30 35 40 45 Азот=0 Фосфор=7,5 кг/га Калій=90 кг/га Азот=3×37,5+9×37,5=450 кг/га Фосфор=3×33,7+9×33,7=404,4 кг/га Калій=3×37,5+9×37,5=450 кг/га Азот=4,4×0,0035+9×0,0035=0,0469 кг/га Фосфор=4,4×0,0031+9×0,0031=0,0415 кг/га Калій=4,4×0,0075+9×0,0075=0,1 кг/га. Азот - 450,05 кг/га Фосфор - 411,94 кг/га Калій - 540 кг/га Таким чином, навіть без обліку коефіцієнтів використання люцерною поживних речовин з і бентоніту й Органіку, виходить, що спосіб, який пропонується, дає менше, ніж це потрібно при застосуванні мінеральних добрив: азоту - в 4,85 разу (2185 кг/га: 450,05=4,85); фосфору - в 4,42 разу (1823 кг/га: 411,94=4,42); калію - в 6,25 разу (3365 кг/га: 540=6,23). Однак, Технологія біоценозу із цими дозами внесених елементів у реальних умовах пустелі забезпечує урожайність зеленої маси 20 т/га за один укос і 200 т/га за 10 урожаїв у рік, які там збирають. Крім того, від року до року підвищується родючість ґрунту внаслідок наробітку гумусу. Застосування мінеральних добрив в умовах пустелі, хоча й розраховано на врожай 20 т/га, фактично дає врожай 10 т/га. Сполучення факторів: організація екрануючого шару на глибину орного шару, внесення в нього бентоніту, Органіку й Агрозину за наведеними вище рецептурами, забезпечує запуск біоценозу. Відмінною ознакою біоценозу є те, що після запуску біоценозу, при відсутності винесення живильних елементів з поля із урожаєм не потрібне внесення добрив, тільки полив. У випадку видалення з поля урожаю, компенсація виносу поживних речовин здійснюється внесенням додаткової кількості Органіку й Агрозину. Оранка (перемішування) поля при створенні екрануючого шару, виконується тільки один раз. За необхідності зміни посівної культури, наприклад, з багаторічної люцерни на зернову культуру, оранка при сівбі здійснюється плоскорізним плугом на глибину 5-7 см із поверхневим внесенням Органіку й Агрозину. У процесі створення технології запуску біоценозу як органічну складову в екрануючий шар випробовувалися різні її види: кізяк великої рогатої худоби, свинячий, кінський і компост рослин. Жоден із зазначених видів добрив біоценоз не запускає, тобто, при відсутності виносу поживних речовин із урожаєм доводиться підгодовувати рослини додатковим внесенням органіки, інакше в подальшому рослина починає в'янути. Саме перероблений пташиний послід, зокрема курячий послід, запускає біоценоз. Пояснення цього факту можливо, як думає автор, пов'язане з "генетичною" пам'яттю Землі: 65 мільйонів років назад катаклізм, що відбувся на землі, знищив існуючу життєву формацію, у тому числі й динозаврів. Але саме динозаври дали еволюційну галузь розвитку птахам, і їхня життєдіяльність послужила спонукальним мотивом біоценозу головного геологоперетворюючого фактора на Землі. При виготовленні Органіку в умовах фермерського господарства в ОАЕ без сушіння, витрати на технологію із запуску біоценозу й підтримання високої родючості ґрунту в 2,6 разу 8 UA 107859 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 (7682,5/2958 $=2,6) менші, ніж при застосуванні мінеральних добрив за перший рік, в 6,58 разу (7682,5/1168 $=6,58) за 2-й і наступні роки. У випадку купівлі готового висушеного Органіку за середньоєвропейськими цінами витрати на технологію біоценозу будуть в 1,96 разу (7682,5/3918=1,96) менше, ніж при застосуванні мінеральних добрив за перший рік, в 4,1 разу (7682,5/1868=4,1) за 2-й і наступні роки. Як показують розрахунки, собівартість продукції для розглянутого випадку з люцерною в ОАЕ становить: С=СМ+У+(ГСМ+О)+В, де: - С - собівартість; - CM - вартість насіння. Приймається =0,05×С, за умови одержання насіння за рахунок власного забезпечення, для чого має бути виділено 1/20 частину площ; - У - вартість добрив; - ГСМ+О - витрати на техніку й оплата праці. Приймається = 0,4×С за зразком діючих господарств - В - вартість води на полив. Враховуючи ціну реалізації сіна люцерни - 200 $/т і вартість води - 0,9 $/т, рівень рентабельності при застосуванні мінеральних добрив оцінюється як: 200 $=0,05×200+144,1+0,4×200+860=1094 $. Тобто дефіцит (збитковість) складе: 1092200=892 $/т. З огляду на врожайність у пустелі в 2 рази нижче розрахункової, фактичний дефіцит (збитковість) складе - 1784 $/т. Рівень рентабельності при застосуванні Технології біоценозу починаючи із другого року оцінюється як: 200 $=0,05×200+21,9+0,4×200+774=886 $. Тобто дефіцит (збитковість) складе: 886-200=686 $/т. Таким чином, при прийнятій вартості води і при будь-якій технології вирощування люцерни в пустелі нерентабельне, і може бути тільки дотаційним, наприклад, урядовими програмами. Однак, дефіцит засобів при Технології біоценозу буде в 2,6 разу меншим, ніж при застосуванні мінеральних добрив. При вартості води аналогічної показникам Узбекистану або України ($ 0,015\т) Технологія, що пропонується, є рентабельною й може слугувати базовим елементом для виконання Урядової або регіональної програми "Продовольчої безпеки країни". Технологію біоценозу доцільно застосовувати при діючих програмах озеленення міст, у лісозахисних смугах автомагістралей і в інших аналогічних проектах. Якщо взяти до уваги той факт, що при добовому надої 20 л (7300 л/рік), вазі корови 500 кг, цій тварині потрібно на добу 15 кормових одиниць або 68 кг зеленої маси люцерни. Для населення ОАЕ в 7 200 000 чоловік, річному споживанні молока 94,1 л/людина (дані на 2003 рік) необхідна череда корів у розрахунковій кількості 92811 голів. При Технології біоценозу і урожайності 200 ц/га за один укіс і 10 укосах у рік таке поголів'я може утримуватися за рахунок оброблення 11518 га пустелі. Крім того, за рахунок освіження поголів'я (4 роки) і одержання при цьому м'яса й м'ясопродуктів з виходом 56 % можливо забезпечити м'ясом, при споживанні 50 кг/рік на людину, приблизно, 129 935 чол. Хоча наведений приклад здійснення заявленого способу стосувався переваг вирощування люцерни в умовах такої країни, як ОАЕ, але зрозуміло, що даний винахід не обмежується тільки наведеними даними і може знайти широке застосування при вирощуванні інших культур і в інших зонах землеробства. Таким чином, спосіб, що пропонується, дозволяє вирішувати завдання продовольчої безпеки країн, особливо з жарким кліматом з пустельними й напівпустельними територіями. Безперечною перевагою способу відповідно до винаходу є те, що стало можливим повністю відмовитися від хімічних добрив і одночасно із цим забезпечити постійне підвищення родючості ґрунту внаслідок наробітку в таких ґрунтах гумусу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Спосіб відновлення й підвищення родючості ґрунтів, особливо в пустельних або напівпустельних зонах землеробства, шляхом внесення в оброблюваний ґрунт у передпосівний період органічних і природних мінеральних матеріалів і насичення її вологою в післяпосівний період, який відрізняється тим, що як органічний матеріал використовують переважно пташиний послід, як мінеральний матеріал використовують натрієвий бентоніт, а обробку цих 9 UA 107859 C2 5 10 15 20 25 30 35 матеріалів і внесення їх у ґрунт у передпосівний період здійснюють, використовуючи наступну послідовність етапів: (a) попередню обробку переважно пташиного посліду ферментним препаратом - Оксизином, який синтезований з патоки цукрового буряку і який забезпечує розкладання й знезаражування використовуваного органічного матеріалу; (b) подрібнення натрієвого бентоніту, призначеного для зниження фільтрації й швидкості випарювання води в оброблюваному ґрунті; (c) нанесення на оброблюваний ґрунт матеріалів, отриманих на етапах (а) і (b); і (d) перемішування нанесених матеріалів із оброблюваним ґрунтом, закладання їх на глибину орного шару рослини, вибраної для вирощування, і одержання в результаті екрануючого шару, що забезпечує стартові умови розвитку мікробіоценозу; а після посіву або посадки в екрануючому шарі рослин здійснюють його регулярне поливання, причому у воду першого поливу додають ферментний препарат - Агрозин, який синтезований з патоки цукрового буряку і який забезпечує посилення активності в ризосфері рослин аеробних ґрунтових бактерій. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що на етапі (b) подрібнення бентоніту здійснюють до досягнення діаметра подрібнених часток у діапазоні від 0,005 до 2 мм. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що нанесення матеріалів на оброблюваний ґрунт на етапі (с) здійснюють по черзі або в суміші. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що витрата попередньо обробленого органічного матеріалу становить від 3 до 4 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті менше 1 %, від 1,5 до 2,0 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті до 3 % і від 0,7 до 1,3 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті понад 3 %. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що витрата подрібненого натрієвого бентоніту становить від 20 до 25 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті менше 1 %, від 13 до 18 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті до 3 % і від 7 до 12 тонн на гектар при вмісті гумусу в ґрунті понад 3 %. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що ферментний препарат Агрозин використовують у пропорції з водою в діапазоні 1/200-1/1000 і витрачають у діапазоні від 4 до 5 літрів концентрату на 1 гектар. 7. Спосіб за будь-яким одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що після збору кожного урожаю повторно вносять у екрануючий шар попередньо оброблений на етапі (а) органічний матеріал з розрахунку від 0,7 до 1,3 тонн на гектар і ферментний препарат Агрозин у пропорції з водою в діапазоні 1/200-1/1000 з розрахунку 4-5 літрів концентрату на 1 гектар. 8. Спосіб за будь-яким одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що перед здійсненням етапу (а) у пташиний послід додатково вводять інші відходи виробництва пташиного м'яса, що становлять не більше 15 % від загальної маси органічного матеріалу. 9. Спосіб за будь-яким одним з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що як пташиний послід використовують курячий послід. 40 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10