мелиоративный препарат для повышения плодородия почв

Формула изобретения

1. Мелиоративный препарат на основе золы уноса каменных углей Экибастузского происхождения, отличающийся тем, что дополнительно содержит цемент или гипсовый алебастр в количестве 17- 30% от массы композиционной смеси и выполнен в виде экструдатов диаметром 3-5 мм.

2. Мелиоративный препарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит кизельгур при массовом соотношении золы уноса и кизельгура соответственно 1:1.

3. Мелиоративный препарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит технический углерод при массовом соотношении золы уноса и технического углерода соответственно 1:1.

4. Мелиоративный препарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит кизельгур и технический углерод при массовом соотношении золы уноса, кизельгура и технического углерода соответственно 1:1:1.

5. Мелиоративный препарат на основе технического углерода, отличающийся тем, что дополнительно содержит цемент или гипсовый алебастр в количестве 17-30% от массы композиционной смеси и выполнен в виде экструдатов диаметром 3-5 мм.

6. Мелиоративный препарат по п.5, отличающийся тем, что дополнительно содержит содержит кизельгур при массовом соотношении технического углерода и кизельгура соответственно 1:1.

Описание изобретения к патенту

В настоящее время многими учеными установлено мелиоративное действие на почвы высококальциевых зол уноса Канско-Ачинского месторождения. Так, иркутскими учеными разработаны и внедрены в Иркутской области технические условия для пылевидного использования золы-уноса, образующейся при сжигании Ирша-Бородинских углей Канско-Ачинского месторождения в пылеугольных котлах с сухим и жидким шлакоудалением, в качестве химического известкового мелиоранта для нейтрализации кислых почв и повышения их плодородия. Дальнейшие исследования влияния различных мелиорантов на агрохимические свойства кислых почв показали, что внесение расчетных доз золы-уноса как в пылевидном состоянии, так и гранулированном виде, как правило, не уступает или превосходит действие традиционных мелиорантов - извести или гипса. Повышение урожайности объяснялось не только нейтрализующей способностью золы, но и влиянием макро- и микроэлементов питания, содержащихся в золе (калий, марганец, фосфор, бор, стронций, молибден, селен и др.). Поэтому золу можно считать не только мелиорантом, но и удобрением /Шишелова Т.И., Самусева М.Н. Применение золы-уноса ТЭЦ ОАО «Иркутскэнерго» для химической мелиорации кислых почв // Успехи современного естествознания. - 2004. - № 12 - С.85-86/ URL: www.rae.ru/use/?section=content&op=show_article&article_id=7781748/.

В результате исследований, проведенных рядом научно-исследовательских институтов и высших учебных заведений, установлено, что высококальциевая зола, имеющая в своем составе значительно меньше кальция и марганца, чем известь, влияет на кислотные почвы в неменьшей степени. Мелиоративная способность золы ТЭС проверена практически для всех регионов страны /Автор: Ю.К. Целыковский (Всероссийский теплотехнический институт). Источник: http://bibliofond.ru/.

Украинскими учеными также установлено, что повышение урожайности сельскохозяйственных культур под воздействием мелиоранта на основе золы Канско-Ачинских углей Сибири объясняется не только ее нейтрализующей способностью, но и присутствием в ней макро- и микроэлементов, таких как калий, марганец, фосфор, бор, стронций, молибден, селен и др. В связи с тем, что некоторые микроэлементы и тяжелые металлы способны аккумулироваться в растениях и влиять на качество сельхозпродукции, проведено изучение валового содержания этих компонентов, а также содержания подвижных форм некоторых из них в золе Канско-Ачинских углей, почве и растениях. Исследования показали, что зола Канско-Ачинских углей не создает опасности превышения в почве предельно допустимые концентрации ни для одного из перечисленных компонентов, притом некоторые из них заметно способствуют повышению плодородия почвы /Галич С.А. Институт проблем машиностроения Национальной академии наук Украины, Харьков, Украина /newchemistry.ru>prinletter.php /

Таблица 1
Химический состав отходов при сжигании угля Экибастузского месторождения
Наименование месторождений и ТЭЦ	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	TiO2	SO3	K2O	Na2O
Экибастузская ГРЭС 1,	52,3	25,7	5,26	1,53	0,4	-	1,68	0,03	0,6
Экибастузская ГРЭС-2	57	22,3	2,8	1,6	0,9		1,72	0,3	0,2

Источник: Ш.М. Умбетова. Техногенные отходы предприятий энергетики и пути их вторичной переработки. Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева

По данным Уфимцева В.М., кандидата технических наук (Уральский государственный технический университет, www.newchemistry.ru),грануляция зол была предложена еще в 70-годы 20-го века. Впервые масштабную грануляцию отходов высококальциевых зол предложили специалисты Уральского политехнического института и предприятия "Уралтехэнерго" еще в 1978 году, как альтернативу гидрозолоудалению, размер гранул составлял 10-15 мм для производства в качестве наполнителей для бетонов. Гранулирование же золошлаковых материалов в гранулы 1-5 мм для внесения в почву не было предусмотрено. В случае применения гранулированных золошлаков в сельском хозяйстве, предлагалось дробление крупных гранул. Для окомкования инертных зол также было предусмотрено добавление вяжущих - пыли цемента, извести или высококальцевых зол в объеме 3-15%, а в нашем случае, для обеспечения оптимальной прочности гранул инертных зол углей Экибастузких месторождений необходимо 17-30% цемента марки М400 или алебастры (гипса).

В научной публикации Руденко Е.Ю. (ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет) в журнале Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 2011, Т.13, № 1, страницы 216-222 указано, что при внесении отработанного кизельгура в черноземную нефтезагрязненную почву, обладающую гидрофобными свойствами - повышенной водонепроницаемостью, набухаемостью, происходит ее разрыхление, улучшается водопроницаемость и структура нефтезагрязненной почвы. Добавление отработанного кизельгура больше влияет более на инвертазную, чем на каталазную активность черноземной среднесуглинистой почвы.

Аналогичными отрицательными водно-физическими свойствами нефтезагрязненной почвы обладают солонцовые почвы вподпахотном горизонте В1. Этим самым обосновывается применение кизельгура на малоплодородных уплотненных солонцовых почвах.

В газете «Приусадебная газета», № 24, декабрь 2010 года, агрохимиком Н. Скоковой в статье «Не всякая зола для почвы хороша» предлагается применять каменноугольную низкокальциевую золу как заменитель песка для улучшения влажных глинистых почв из-за малого содержания в ней калия, фосфора и кальция и большого содержания окислов кремния. Из-за подкисляющего воздействия каменноугольной золы, использовать ее на кислых и песчаных почвах нежелательно, на нейтральных и слабокислых почвах такую золу вносят осенью вместе с одним из подщелачивающих удобрений - кальциевой селитрой, карбонатом и бикарбонатом аммония, навозом или птичьим пометом. Золы требуется не более 3 кг на сотку или 300 кг/га. Также указывается, что на солонцах каменноугольная зола снижает засоленность почвы.

За прототип выбрана вышеуказанная статья, так как в ней описаны такие же инертные золошлаки, присутствует такая же почвенная разность. Отличием от предлагаемого препарата является добавление к низкокальциевой золе уноса отработанного кизельгура - отхода пивной промышленности, технического углерода печного производства - отхода шинного производства для активации микробиологических процессов, а также цемента или алебастры (гипса) как источника кальция, необходимого для снижения солонцеватости почв. Предлагаемые композиционные смеси можно использовать как в мелкодисперсном, так и в экструдированном виде, в виде экструдеров размером диаметра 1-5 мм.

Преимуществами применения предлагаемых нами мелиоративных препаратов в порошковом виде является хорошая проницаемость препарата в почву и более быстрая усвояемость растениями; Недостатком же является большое пыление при внесении в почву на больших площадях и при транспортировке.

При экструдировании и гранулировании предлагаемых препаратов решается проблема пыления, но при этом снижается диффузионная способность мелиоранта в почву.

В качестве прототипа для углеродных мелиоративных препаратов принимаем статью Раздьяконовой Г.И., Сваровской Л.И., Алтуниной Л.К., Березина Л.В., Лихолобова В.А. - «Использование углеродных сорбентов для восстановления плодородия почв» в Трудах XI международной научно-практической конференции «Химия - XXI век: новые технологии, новые продукты», проводимой 22-25 апреля 2008 г. в городе Кемерово (С.204-205), где приведены перспективы использования техногенного углерода для восстановления плодородия почв.

По данным источника, эффективным оказалось внесение в почву не только традиционно применяемого для мелиорации солонцов химического мелиоранта - фосфогипса, но и гранулированного наноглобулярного углеродного сорбента. Введение в малоплодородную почву гранулированного дисперсного углерода (углеродного сорбента) существенно повысило урожайность зерна ячменя от контрольного варианта. Для объяснения влияния природы мелиорантов на плодородие почвы провели микробиологический анализ почв, с помощью которого выявили, что применение химического мелиоранта фосфогипса, обладающего повышенной кислотностью в сравнении с некислотным углеродным сорбентом, заметно ограничивает развитие всех групп почвенной микрофлоры и особенно бактерий, разлагающих азотосодержащие органические соединения (белки и аминокислоты). Добавка к почве мелиоранта, углеродного сорбента с показателем изоэлектрического pH поверхности в диапозоне 6-8 повысило в ней численность различных микроорганизмов: грибов - на 35%, бактерий на 50%. Одновременно на 23% увеличилось число бактерий, потребляющих минеральные формы азота. Это свидетельствует о значительном накоплении в мелиорированной углеродным сорбентом почве доступных растениям азотных соединений.

В представленном прототипе углеродных мелиоративных препаратов предусмотрено внесение наноглобулярного углерода в виде наноглобул, с большой удельной поверхностью, мы же предлагаем в своих углеродных препаратах добавление отработанного кизельгура - отхода пивной промышленности для улучшения структуры почв, цемента или алебастры, как источника кальция для снижения солонцеватости и засоленности почв. Эти препараты также возможно вносить как в порошковом так и в гранулированном виде диаметром 1-5 мм.

В отличие от предыдущих разработок, нами предлагаются мелиоративные препараты, как в мелкодисперсном состоянии так и гранулированном (размером гранул 1-5 мм, в аналогах 10-15 мм) с содержанием цемента или алебастры 17-30% (в прототипах 3-15%), состоящие из: инертной золы уноса; инертной золы уноса и кизельгура; инертной золы уноса, кизельгура и технического углерода; инертной золы уноса и технического углерода; технического углерода и кизельгура и технического углерода для повышения плодородия почв.

Мелиорирующая способность препаратов основана на обогащении почвы микроэлементами, содержащимися в золе уноса углей Экибастузского происхождения; улучшении водно-физических свойств почвы за счет золы уноса и отработанного кизельгура, а также ускорения микробиологических процессов за счет добавления технического углерода печного производства марки П245, П510 - отхода шинной промышленности. Доза внесения от 360 - до 1125 кг/га физического веса. Урожайность зеленой массы ячменя и повышается в 4,3-6,2 раза, урожайность зерна - в 1,7-2,6 раза. Композиционные смесиразмером 1-5 мм из технического углерода, золы уноса углей Экибастузского происхождения и в сочетаниях с техническим углеродом и кизельгуром ранее никем не разрабатывались и не применялись.

Объектами исследования служили образцы материалов - зола каменных углей Казахстана, отходов ТЭЦ-4 г. Омска, паста отработанного кизельгура - отход пивного завода АО «СанИнБев», содержащий дрожжевые культуры на поверхности кизельгура, углерод технический (ТУ) - некондиционный по показателям технических условий продукт термоокислительного пиролиза углеводородов преимущественно нефтяного происхождения - отход опытных партий экспериментального производства ИППУ СО РАН.

Частицы золы-уноса - бесформенные, грубодисперсные, представляют собой спекшиеся конгломераты, согласно санитарно-эпидемиологическому заключению № 55.01.08.570. П.000732.11.05 от 28.11.2005 года соответствует санитарным правилам радиационной безопасности, эффективная удельная активность природных радионуклидов - 140 Бк/кг, что ниже ПДК (370 Бк/кг). Химический состав результатам анализа золы ТЭЦ-4 от 17.01.2007 года представлен в таблице 2.

На фигуре 1 показаны частицы углерода технического представляют собой глобулы, сросшиеся в агрегаты. Частицы кизельгура характеризуются абсолютно неправильной формой, в основном, остроконечной структурой и пористой поверхностью.

Химический состав углерода технического представлен в таблице 3, где видим, что железо, магний, алюминий и кремний в техническом углероде представлены в тысячных массовых долях. Остальные элементы представлены в его составе в микроколичествах. Такой продукт не может принести вредоносного загрязнения почве.

Таблица 2
Химический состав золы уноса углей Экибастузског месторождения, %
Состав	№ электрофильтра		Среднее значение
	1	2
SiO2	63,3	62,4	62,9
Fe2O3	6,3	6,4	6,35
Al2O3	25,8	26,9	26,35
СаО	1,92	1,87	1,9
MgO	0,85	0,95	0,9
SO3	0,93	1,47	1,2
Na2O	0,18	0,28	0,23
Оксид кальция свободный	Отс	0,135	0,07
Горючее в уносе	2,54	2,38	2,46
Остаток на сите	6,32	6,2	6,26

Таблица 3
Результаты испытаний примесного состава пробы углерод технического
Элемент	ppm масс	Элемент	ppm масс	Элемент	ppm масс
Н	ND	Zn	<0,1	Pr	<0,1
Li	0,02	Ga	<0,1	Nd	<0,3
Be	<0,01	Ge	<0,2	Sm	<0,5
В	0,2	As	0,8	Eu	<0,2
С	основа	Se	<0,3	Gd	<0,4
N	ND	Br	<0,1	Tb	<0,1
0	ND	Rb	<0,1	Dy	<0,3
F	0,2	Sr	2	Ho	<0,1
Na	<0,05	Y	<0,1	Er	<0,2
Mg	40	Zr	<0,2	Tm	<0,1
Al	20	Nb	<0,2	Yb	<0,3
Si	30	Mo	<0,5	Lu	<0,2
P	0,3	Ru	<0,4	Hf	<0,4
S	400	Rh	<0,1	*Та	ND
Cl	0,9	Pd	<0,6	W	<0,2
K	1	Ag	<0,3	Re	<0,1
Ca	300	Cd	<0,4	Os	<0,5
Sc	<0,01	In	<0,3	Ir	<0,2
Ti	<0,05	Sn	0,3	Pt	<0,4
W	<0,05	Sb	0,2	Au	<0,2
Cr	1	Те	0,4	Hg	<0,3
Mn	0,8	I	0,1	Tl	<0,1
Fe	80	Cs	0,1	Pb	<0,5
Со	<0,1	Ba	0,2	Bi	<0,2
Ni	0,9	La	0,2	Th	<0,2
Cu	0,7	Се	0,1	U	<0,2

Результаты представлены в массовых частях на миллион (lppm равен 0,0001%). Содержание инертных газов и трансурановых элементов в данной пробе находится ниже предела их обнаружения - 0,1 ppm.

Физико-химические показатели используемых марок технического углерода марки П-245 и П-514-Вч соответствуют ГОСТ 7885-86 и ТУ 3841526-92.

Согласно паспорту опасного отхода ОАО СанИнБев отработанный кизельгур состоит из кремнезема - 65,6%, воды 25,13%, органических остатков - 9,27%, имеет 5 класс опасности.

Физико-химические свойства испытуемых материалов приведены в таблице 4. Пылевидная структура материалов затрудняет их применение при внесении, поэтому для внесения в почву возможно увлажнение смесей до полувлажного состояния. Для дальнейших исследований их формовали путем экструдирования. В качестве вяжущего компонента был использован цемент марки М400 в объемах 17 и 30% от массы смеси. Для замеса пасты использовали питьевую водопроводную воду. Состав паст для экструдирования приведен в таблице 5.

Образцы полученных паст продавливали через отверстие диаметром 3 мм, полученные цилиндрические заготовки разрезали длиной 5-8 мм, высушивали при комнатной температуре 18-22°C в течение 28 суток (для набора прочности гранул). На фиг.2 представлены образцы высушенных экструдатов в форме цилиндров длиной 1-5 мм, где А) - зола, Б) - зола+кизельгур. В) - зола+Технический углерод (ТУ), Г) зола+кизельгур+ТУ, Д) кизельгур+ТУ, Е) ТУ. Смеси вносили почву в виде фракций размером 1-5 мм и дисперсные композиционные смеси, состав которых представлен в таблице 6.

Таблица 4
Физико-химические свойства образцов испытуемых материалов
Показатели	Значения показателей образцов материалов
	зола	кизельгур	углерод технический
Внешний вид	Порошок серого цвета	Паста светло-бурого цвета	Порошок черного цвета
Удельная поверхность, м 2/г	150-300	20-50	160±60
Среднеарифметический диаметр частиц, мкм	1-100	5-40	5-500
pH водной суспензии	6,3	6,5	8,7

В целях предотвращения пыления продукта, полученные сухие смеси увлажняют водой вспрыскиванием до полувлажного состояния смеси в количестве 40-60% от наименьшей влагоемкости сухой смеси.

Таблица 5
Состав паст образцов испытуемых материалов
Компоненты	Содержание компонентов в образце пасты, %
	1	2	3	4	5	6
Зола при влажности до 13%	83-70	41-35	42-35	28-24
Паста кизельгура при влажности 15-40%		42-35		28-23	41-35
Углерод технический (ТУ) при влажности до 6%			41-35	27-23	42-35	83-70
Цемент	17-30	17-30	17-30	17-30	17-30	17-30
всего	100	100	100	100	100	100
Вода, до пластичной массы % от воздушно-сухой смеси	30-32	20-21	80-83	58-60	50-52	158-160

Таблица 6
Состав дисперсных композиционных смесей, %
Компоненты	Номер композиций
	1	2
Зола уноса	66-77	8-42
Технический углерод	17-8	75-43
Цемент	17-15-	17-15

Наличие цемента в композиционных смесях влияет на гранулометрический состав препаратов. При увеличении содержания цемента с 17 до 30%, доля гранул золы-уноса с оптимальным диаметром 3-5 мм увеличивается с 30, 5 до 58%, у гранул из золы с кизельгуром - с 15 до 42%, а смесей технического углерода с кизельгуром от 22 до 46% (таблица 7).

Это указывает на необходимость при гранулировании данных смесей добавлять 30% цемента. А при содержании 17% цемента формируется наибольшее содержание оптимальных размеров гранул (3-5 мм) из композиций: зола-уноса+технический углерод, зола уноса+кизельгур+технический углерод и технический углерод. Оптимальным содержанием цемента для композиций зола, зола+кизельгур, кизельгур+технический углерод, является 30% цемента, а для композиций с техническим углеродом - зола+ТУ, зола уноса+кизельгур+технический углерод и технический углерод достаточно цемента или алебастры около 17%. Прочность композиционных гранул варьирует от 2,8 до 33,2 кПа (таблица 8).

Таблица 7
Гранулометрический состав препаратов, %
Композиция		Диаметр гранул, мм
		0-1	1-3	3-5	5-7	>7	сумма
1	Зола уноса	2,8-1,5	2,7-12,7	30,5-57,9	54,9-27,9	9,2	100,0
2	Зола уноса+кизельгур	3,6-3,7	2,9-7,7	14,5-42,3	46,8-46,3	32,2	100,0
3	зола уноса+ТУ	8,7-2,6	5,4-6,0	37,1-34,3	46,2-57	2,6	100,0
4	зола уноса+кизельгур+ТУ	8,8-4,7	24,1-7,5	57,4-47,0	8,1-40,9	1,7	100,0
5	ТУ+кизельгур	4,3-4,5	9,5-10,9	22,3-45,8	60,1-38,8	3,8	100,0
6	ТУ	11,0-8	8,3-12,5	45,3-33,5	35,3-43,8	0-2,2	100,0

Удельную общую площадь поверхности технического углерода определяли из изотерм адсорбции азота, полученных на приборе Gemini 2380 по стандартной методике [ASTM D6556-04 Standard Test Method for Carbon Black / Total and External Surface Area by Nitrogen Adsorption // Book of Standards Volume, 2007.09.01]. Среднеарифметический диаметр частиц углерода технического рассчитывали по стандартной методике [ASTM D3849-04. Test Method for Carbon Black / M Morphological Characterization of Carbon Black Using Electron Microscopy. 2005.] из снимков, полученных с помощью просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ) JBM-2010. Показатель pH водной суспензии определяли методом А по ГОСТ 25699.6-90 (ГОСТ 25699.6-90 Углерод технический для производства резин. Методы определения pH водной суспензии / М.: Изд-во стандартов, 1990. - С.37-39)

Гранулометрический состав композиционных смесей определяли методом просеивания на ситах диаметром 1, 3, 5 и 7 мм, прочность гранул определяли на весах ВЛТК-500 в кг*с/м² и переводили в КПа.

Таблица 8
Средневзвешенная прочность композиционных гранул
Вариант		Средневзвешенная прочность гранул, к Па при содержании цемента
		17%	30%	среднее
1	Зола уноса	12,74	25,6	17,9
2	Зола уноса+кизельгур	21,47	33,2	27,8
3	Зола уноса+ТУ	2,83	6,3	4,55
4	Зола уноса+кизельгур+ТУ	8,68	19,3	7,5
5	ТУ+кизельгур+	8,66	18,9	14,5
6	Технический углерод	10,75	17,6	18,6

Поданным института проблем переработки углеводородов Сибирского отделения Российской академии наук, промышленный технический углерод - это материал высокой чистоты, состоящий более чем на 90% из коллоидального углерода. Он отличается от обычной сажи, т.к. сажа - это смесь различных форм частиц углерода и относительно большого количества органических смол, дегтя, неорганических солей и окислов. Промышленный технический углерод, имеющий минимальное количество адсорбированных полициклических ароматических углеводородов при предельно допустимом уровне в воздухе рабочей зоны производственных помещений 3,5-4 мг/м³, не является ни мутагенным, ни канцерогенным [Rivin D., Smith R.G. Environmental health aspects of carbon black // Rubber chemistry & technology,_1982. - v55. - No42. - P 735-757] [The Health and Environmental Effects of Carbon Black, Environmental Health Association of the carbon black industry Inc., Sept. 1981.]. Класс опасности технического углерода составляет - 3 [ГОСТ 7885-86 - Углерод технический для производства резины. Технические условия. М.: Изд-во стандартов. 1987. 16 с.].

Технический углерод подвергается медленным химическим превращениям, биологической деградации и фотохимической деструкции. Углерод технический содержит в основном элементы углерод (более 90%), водород (до 1%), кислород (до 5%), серу (около 0,5%) и минеральный остаток (до 0,3%) [Печковская К.А. Сажа как усилитель каучука // М.: Химия, 1968. - С.82.-216.].

Используемый отход пивного производства - кизельгур (диатомитовая земля), применяемый для фильтрации пивной массы согласно паспорту опасного отхода имеет пастообразное состояние, состоящий из кремнезема 65,6%, воды 25,13%, органических остатков - 9,27%. В водной вытяжке вещества обнаружены ионы кальция - 0,03%.

На фигуре 3 изображена гистограмма токсичности кизельгура в почве для растений пшеницы. При внесении кизельгура в черноземную почву (чернозем луговой, слой 20-30 см) в разных концентрациях (0%, 10%, 25 и 50%), токсичного действия почвенного субстрата на длину корней растений пшеницы не отмечалось.

Из фигуры 4, где изображена гистограмма токсичности кизельгура в лугово-черноземном среднем солонце для растений пшеницы видно, что внесение кизельгура в солонцовую почву (лугово-черноземный средний солонец), в слой 20-30 см показало существенную токсичность субстрата при концентрациях 10 и 25% (18 и 19% соответственно). В растворе кизельгура 50% с солонцовой почвой, происходила существенная стимуляция роста корней пшеницы - на 29%.

Стимуляция роста корней проростков пшеницы возможна из-за изменения кислородного режима в вытяжке субстрата за счет окиси кремнезема, являющего основной составляющей кизельгура. То есть, кизельгур способен улучшению водно-воздушного и микробиологического режима. Угнетение же растений в малых концентрациях - 10 и 25% возможно за счет токсичной органики кизельгура и малого количества окислов кремния в связи с меньшей концентрацией кизельгура.

Для выявления мелиоративной способности предлагаемых препаратов, в мае 2010 года были заложены микрополевые опыты на лугово-черноземный среднем солонце опытно производственного хозяйства «Омское» в трехкратной повторности. Для тестирования биологических эффектов в почвах использовали культуру ячменя сорта «Сибирский». Сосуды без дна набивали почвой до насыпной плотности около 1,0 г/см ³. Гумусовый горизонт А1 высотой 0-20 см помещали над солонцовым горизонтом В1 слоем 20-30 см. В сосуды с почвой высевали по 20 штук семян.

Образцы испытуемых препаратов были внесены в лугово-черноземный средний солонец, слой 20-30 см, в количестве, эквивалентном 300 кг/га летучей золы, что соответствовало физическому весу нормы внесения химических удобрений в данную почву.

Дозу (Д, кг/га) вносимых в почву препаратов рассчитывали по формуле:

где 300 - норма внесения удобрения в почву, кг/т;

а - массовая доля золы в композиции, %.

Доза внесенных в почву мелиоративных препаратов и удобрений показана в таблице 9.

Таблица 9
Варианты мелиоративных препаратов и удобрений и их доза внесения в слой почвы 20-30 см.
№ Варианта опыта п/п	Вариант опыта	Доза, кг/га физического веса
1	Удобренный контроль (смесь удобрений N30P30K30 )	63
2	Зола-уноса	360
3	Зола-уноса+кизельгур	750
4	Зола-уноса+ТУ	750
5	Зола-уноса+ТУ+кизельгур	1125
6	ТУ+кизельгур	360
7	ТУ	360
8	Альтернативный мелиорант - сапропель	360
9	Абсолютный контроль (без удобрений и мелиорантов)	0

Составы исследуемых мелиоративных препаратов для повышения плодородия почв:

1. Золы-уноса каменных углей Экибастузского происхождения при влажности золы до 13%, с добавлением цемента или алебастры до 30% и воды до пластичной вязкости (30-32% от массы воздушно-сухой смеси);

2. Золы-уноса каменных углей Экибастузского происхождения и отработанного кизельгура - отхода пивной промышленности в массовом соотношении 1:1 с добавлением цемента или алебастры до 30% и воды до пластичной вязкости (20-21% от массы, воздушно-сухой смеси), при влажности золы до 13% и влажности кизельгура 15-40%,

3. Зола-уноса каменных углей Экибастузского происхождения и технического углерода печного производства, отхода шинного производства в массовом соотношении 1:1 и добавлением цемента или алебастры до 17%, воды до пластичной вязкости (80-83% от массы воздушно-сухой смеси), при влажности золы до 13% и технического углерода до 6%;

4. Зола-уноса каменных углей Экибастузского происхождения, технического углерода печного производства, отхода шинного производства и отработанного кизельгура, отхода пивного производства в массовых долях 1:1:1 с добавлением цемента или алебастры до 17% и воды до пластичной вязкости (50-52% от массы воздушно-сухой смеси), при влажности золы до 13%, технического углерода - до 6%, отработанного кизельгура - 15-40%;

5. Технического углерода печного производства с отработанным кизельгуром в массовых долях (1:1) с добавлением цемента или алебастры до 30% и воды до пластичной вязкости 58-60% от массы воздушно-сухой смеси, при влажности кизельгура 15-40%, технического углерода - до 6%;

6. Технического углерода печного производства при добавлении цемента или алебастры до 17% и воды до пластичной вязкости - 158-160% от массы воздушно-сухой смеси при влажности основного компонента - технического углерода до 6%.

Образец сапропеля производства предоставлен ЗАО «Сибирская органика» в 2010 г.

Для выявления мелиоративного эффекта препаратов, были проведены следующие наблюдения: измеряли высоту растений ячменя в фазах кущения и выхода в трубку, проводили учет урожайности по зеленой массе ячменя и длине колоса.

На фиг.5 показан график высот растений ячменя на лугово-черноземном среднем солонце с применением экструдированных смесей отходов промышленности, мм, из которого видно, что в фазу кущения высота растений ячменя на почве с добавками из композиций 1 -6 (варианты 2-7) практически не отличалось от абсолютного контроля.

В фазе выхода в трубку применение всех композиций способствовало существенному повышению их роста по сравнению с абсолютным контролем (вариант 9), но существенно уступало растениям на удобренной почве (вариант 1).

Биологическая урожайность зеленой массы ячменя оказалась максимальной при использовании композиций, в составе которых находился технический углерод, как в чистом виде, так и в двойных смесях с золой и тройных смесях - с золой и кизельгуром. На фиг.6 изображен график урожайности зеленой массы ячменя при внесении в почву композиций материалов (их наименование - в таблице 4). Урожайность зеленой массы ячменя на испытываемых вариантах (23-27 г/сосуд) значительно превышала урожайность растений контроля (4,4 г) при НСР _0,05, равном 5,4 г. Самые низкие урожаи были получены на почве-контроле и с применением сапропеля. Низкий эффект сапропеля связан с их малой дозой, так как рекомендуемые дозы внесения сапропеля 3-5 тонн/га, а в нашем случае его вносили в таком же количестве, как и испытуемые препараты - 300 кг/га.

На фиг.7 представлена гистограмма длин колоса ячменя при внесении экструдированных смесей отходов промышленности, мм (их наименование - в таблице 4), что характеризует потенциальный урожай зерна ячменя. На контрольном варианте длина колоса в среднем составляла 20 мм. Самая большая длина колоса была под вариантом зола уноса+кизельгур+технический углерод - 53 мм, что превышало контроль на 22 м (163%). Наименьшая существенная разность - 5 мм. На втором месте по длине колоса была варианты с техническим углеродом (49 мм) и удобренным контролем (48 мм), разница от контроля соответственно 29 и 27 мм (142 и 135%).

В третью группу вошли варианты - зола-уноса+технический углерод, технический углерод+кизельгур и зола-уноса, средние длины колосьев существенно уступали вариантам с удобренным контролем и техническим углеродом, составляли - 43, 42 и 41 мм соответственно, что существенно превышало контрольный вариант (без мелиоранта и удобрения) на 21-23 мм (111-103%). В отличие от предыдущих вариантов, средняя длина колоса ячменя на варианте зола-уноса+кизельгур была существенно меньше и составляла 35 мм, что превышало контроль всего на 15 мм или 74%. Вариант сапропель прибавки по длине колоса не обеспечил. Все варианты опыта кроме сапропеля существенно повышали потенциальность урожайность зерна ячменя до 74-163% или в 1,7-2,6 раза.

Следовательно, все предлагаемые нами композиции имеют мелиоративный эффект на малоплодородных солонцовых почвах.

По полученным результатам можно заключить, что применение препаратов из низкокальциевой золы уноса Экибастузского месторождения, отработанного кизельгура и технического углерода, как в отдельности, так и в сочетаниях друг с другом повышает плодородие солонцовых почв. Его применение возможно на солонцах с внесением непосредственно в солонцовый горизонт В1 для активизации микробиологических процессов в почве, улучшения ее водно-физических свойств и структуры. Внесение в почву возможно орудиями для внесения удобрений с предварительным рыхлением солонцов орудиями РСН-1,5, РСН-3. При внесении разработанных мелиоративных препаратов в лугово-черноземный солонец, в слой 20-30 см, урожайность зерна ячменя на солонцах повышается в 1,7-2,6 раза, а зеленая масса - в 4,3-6,2 раза.