Спосіб меліорації зрошуваних чорноземних грунтів

Спосіб меліорації зрошуваних чорноземних грунтів, який включає внесення гіпсу з зрошуваль 29315 вана, щільність 1,87 г/см3) Вода - решта. Норма витрати зрошувальної води спільно з суспензією аморфного гіпсу - 300 м3/га. Ця форма гіпсу умовно названа: активний сірчанокислий кальцієвий меліорант, або скорочено - суспензія "аскам". Суспензію "аскам" отримують проводячи хімічну реакцію розкладання крейди еквівалентною кількістю сірчаної кислоти: СаСО3+Н2SО4®CaSО4+Н2О+CО2­ Акцептором, тобто компонентом, який активізується в цій хімічній реакції, є крейда. Утворюється аморфна, високодисперсна форма гіпсу, яка має особливі властивості. Особливі властивості гіпсу суспензії "аскам" підтверджуються також збільшенням величини дзета-потенціалу. Після визначення значення дзета-потенціалу стає можливим дати оцінку якості суспензії "аскам" по таким важливим показникам, як величина заряду колоїдів, ультрапорізність і її дисперсність. Слід зазначити, що величина дзета-потенціалу для кристалічного гіпсу становить 2,2-2,5 мв, а в суспензії "аскам" 7,2-15,3 мв. Спрощення процесу меліорації в запропонованому способі досягається тим, що можливо використання дешевих і доступних компонентів: - звичайної природної крейди, - розбавленої сірчаної кислоти, яка є відходом виробництва пігментів (наприклад Сумського ПО "Хімпром"). Зменшення енергетичних витрат на меліорацію зрошуваних чорноземів досягається за рахунок: 1) зменшенням витрат меліоранту, який містить кальцій - 210-450 кг/га - в запропонованому способі - 1800-2400 кг/га у прототипі. 2) зменшенням витрат на технологічне обладнання. 3) зменшенням витрат паливно-мастильних матеріалів на обробіток грунту, в зв'язку з тим, що виключаються операції додаткової глибокої культивації грунту, після внесення меліоранту. Суспензію "аскам" виробляють і використовують безпосередньо перед зрошенням поля, приурочуючи її внесення в грунт з критичним періодом сільськогосподарських культур. Підвищення меліоративного ефекту запропонованого способу досягається за рахунок того, що активна форма кальцію, яка знаходиться в суспензії "аскам", викликає прискорене заміщення поглинутого грунтом іону натрію на іон кальцію. Велику кількість експериментальних робіт (лабораторних і польових) проводили з використанням найбільш характерних природних зрошувальних вод України, в яких вміст іонів натрію був в межах від 10 до 20 мекв/л, а вміст іонів кальцію був в межах від 5 до 7 мекв/л. Кількість меліоранту (крейди), що містить кальцій, визначалась по формулі: Сг = (Na + - Ca2 + ) × 100 × K , Д К - міліеквівалентний коефіцієнт меліоранту (для крейди 0,05); Д - вміст кальцію в меліоранті, %. Слід зазначити, що в Україні дуже обмежені ресурси прісної води або води, яка має оптимальне співвідношення одно- і двухвалентних катіонів. В табл. 1 приведені експериментальні дані, які характеризують суспензію "аскам": дисперсність, активність іонів кальцію, розчинність аморфного гіпсу. Ці дані приведені в залежності від вмісту натрію і кальцію в зрошувальній воді, в порівнянні з відомим (прототипом). В експериментах (лабораторних і польових) використовували природну крейду і концентровану сірчану кислоту (щільність 1,87 г/см3). З приведених даних видно, що при додаванні природної крейди, яку беруть в кількості 0,015-0,0699 мас. %, сірчаної кислоти в кількості 0,0147-0,0685 мас. % і решту води, спостерігаємо збільшення дисперсності суспензії до 57,0-58,0% в порівнянні з прототипом 42,1% (середнє значення). Особливо помітно підвищення активності іонів кальцію до 29,2-33,0 мекв/л (при середньому значенні прототипу 15,6 мекв/л). Відзначається також значне збільшення розчинності особливої форми гіпсу, що міститься в суспензії"аскам": - в запропонованому способі – 4,6-5,0 г/л - в прототипі – 2,2 г/л - по аналогу – 1,1 г/л. Значне збільшення показників фізико-хімічної розчинності гіпсу в суспензії "аскам" обумовлена його аморфною формою і тим, що суспензія насичена двоокисом вуглецю, а це створює слабокислу реакцію в суспензії. Приклад. В польовому досліді випробували вплив запропонованої суспензії "аскам" на воднофізичні і фізико-хімічні характеристики грунту і врожай сільськогосподарських культур при зрошенні. Грунт польового досліду - чорнозем звичайний, потужний, важко-суглинистий з ознаками осолонцювання. Зрошувальна вода містить іону натрію 10 мекв/л, іону кальцію 7 мекв/л. Виходячи із характеристики зрошувальної води визначаються витрати необхідних компонентів для приготування суспензії "акскам": крейда - 45 кг/га, що становить 0,0150%, сірчана кислота – 44,1 кг/га, що становить 0,0147%. Норма зрошення прийнята 300000 кг/га. Необхідну кількість.суспензії "аскам" приготовляють в агрегаті ПЖУ-4.5. Природну крейду (45 кг), яку подрібнено до часток менше 0,5 мм, завантажують в ємкість агрегата ПЖУ-4.5, потім додають 150 л води. Розрахункова кількість сірчаної кислоти додається невеликими порціями при постійному перемішуванні. Після завершення реакції розкладання крейди, додають 2850 л води. Отриману розбавлену суспензію перекачують в проміжну ємкість спеціальної установки для дозування рідких меліорантів і добрив в закриту зрошувальну систему. Ця установка забезпечує непреривне подавання заданої кількості суспензії "аскам" в зрошувальну воду при одночасній роботі дощувального агрегату ДКШ "Волжанка". Час стоянки дощувального агрегату [3] де Сг - кількість меліоранту, г/л; Na - вміст натрію у воді, мекв/л; Са2+ - вміст кальцію у воді, мекв/л; 2 29315 на позиції - 2 години. Вирощувана культура кукурудза на зелений корм. В табл. 2 приведені результати досліджень, проведених з польовому досліді, запропонованого способу меліорації в порівнянні з відомим (прототипом) і при різному співвідношенні компонентів в суспензії "аскам", що забезпечує оптимальне співвідношення катіонів. Експериментальні дані, що приведені в табл. 2, свідчать про те, що запропонований спосіб меліорації зрошуваних грунтів має дуже високі меліоративні можливості. Про це свідчить те, ща в грунті, який меліорують, збільшується кількість водоміцних агрегатів до 60,9 (проти 53,1% в прототипі), зменшується об'ємна маса з 1,24 до 1,15 г/см, збільшується водопроникність з 2,11 до 4,2 мм/мін., зменшується фактор дисперсності з 10,9 до 6,4, а також помітно збільшується активність кальцію з 13,8 до 18,6 мекв/л. В табл. 3 приведені показники врожаю озимої пшениці і кукурудзи на зелений корм при використанні суспензії "аскам" в порівнянні з прототипом, при різних співвідношеннях компонентів, які забез печують оптимальне співвідношення одно- і двохвалентних катіонів в зрошувальній воді. Приведені в табл. 3 дані свідчать, що використання суспензії "аскам" забезпечує підвищення врожаю сільськогосподарських культур: пшениці на 14,6-17,0%, кукурудзи на 44,7-54,4%. Очікуваний економічний ефект від використання розробленого способу меліорації на зрошуваних площах тільки Харківської області становить біля 0,5 млн. гривень в рік. Використання запропонованого способу меліорації дає можливість крім поліпшення хімічних, фізичних і агрофізичних властивостей меліоруємих грунтів, зменшити витрати матеріалів, що містять кальцій (гіпс, крейда та інш.), а також підвищити врожай сільськогосподарських культур. Джерела інформації 1. А.С. № 1028715 С09К17/00. Способ рассоления почвы. 2. А.С. № 1744081 C09K17/00. Способ предотвращения содового засоления орошаемых черноземных почв. 3. Справочник по освоению и использованию мелиорированных земель. Киев, "Урожай", 1986. Таблиця 1 Вариант досліду Недостача кальцію у воді, мекв/л 1 14 2 3 3 5 4 7 5 9 6 11 7 14 8 Витрати матеріалу Склад Гіпс Бензо-15-краун-5 КССБ Вода (прототип) [2] Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Na-сіль карбоксилметилцелюлози Вода [1] % по масі у перерахунку на кг/га 0,595 0,099 0,079 решта 0,0150 0,0147 решта 0,02499 0,02450 решта 0,0350 0,0343 решта 0,04496 0,0441 решта 0,0549 0,0538 решта 0,0699 0,0685 решта 0,01650 1800 300 240 решта 45,0 44,1 решта 75,0 73,5 решта 105,0 102,9 решта 135,0 132,3 решта 165,0 161,7 решта 210,0 205,8 решта 1320,0 0,0015 решта 12,0 решта 3 Дисперсність, % Активність кальцію, мекв/л Розчинність, г/л 42,1 середнє 15,6 середнє 2,2 58,0 29,2 4,6 57,0 32,0 5,0 56,0 32,8 4,8 55,0 33,0 4,9 55,0 32,5 4,8 54,0 30,0 4,8 10,1 3,1-3,1 1,1 29315 Таблиця 2 Доза меліоранту Вар. дослідів 1 2 3 5 8 Склад 0,595 0,099 0,079 решта в перерахунку в кг/га 1800 300 240 решта 0,0150 0,0147 решта 0,02499 0,0245 решта 0,04496 0,0441 решта 0,1650 45,0 44,1 решта 75,0 73,5 решта 135,0 132,3 решта 1320,0 0,0015 решта 12,0 решта % по масі Гіпс Бензо-15-краун5 КССБ Вода (прототип) [2] Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Na-сіль карбоксилметилцеллюлози Вода [1] Активність Сa2+ мекв/л (грунт) Вміст агрегатів 0,25-10 см, % до маси Фактор дисперсності Об'ємна маса г/см3 Водопроникність, мм/хв. в 1 г. спостережень повітряносухих водостійких 13,8 (середнє) 75,3 53,1 10,8 1,2 (середнє) 2,11 (середнє) 15,5 83,2 58,5 8,4 1,15 3,0 18,0 85,1 60,0 6,6 1,18 3,8 18,8 86,0 60,9 6,4 1,19 4,2 8,8 70,6 49,2 12,3 1,35 1,0 Таблиця 3 Варіанти дослідів 1 2 3 4 5 6 Доза меліоранту Склад Контроль (без меліорації) Гіпс Бензо-15-краун-5 KCСB Вода (Прототип) [2] Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Сірчана кислота Вода Крейда Na-сіль карбоксилметилцеллюлози Вода Додаток, % Урожайність кукурудзи на зелений корм, ц/га Додаток, % % по масі В перерахунку в кг/га Урожайність озимої пшениці, ц/га 42,4 390,5 0,595 0,099 0,079 решта 0,0150 0,0147 решта 0,02499 0,0245 решта 0,04496 0,0441 решта 0,1650 1800 300 240 решта 45,0 44,1 решта 75,0 73,5 решта 135,0 132,3 решта 1320,0 45,1 6,4 518 32,7 48,6 14,6 565 44,7 50,4 15,9 590 51,0 51,1 17,0 603 54,4 0,0015 решта 12,0 решта 42,8 0,9 448 14,7 4 29315 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 35 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5