Почвы являются одним из богатств нашей страны. Однако, данные государственного мониторинга земель показывают, что в России сформировалась и продолжает усиливаться тенденция ухудшения качественного состояния земель. Разнообразие почвенно-климатических особенностей позволило на протяжении многих веков интенсивно использовать земельный потенциал для выращивания различных сельскохозяйственных культур и получать богатые урожаи, обеспечивающие потребности населения не только нашей страны, но и других стран.
Длительное нерациональное использование почв в сельском хозяйстве привело к уменьшению содержания гумуса и других ценных питательных веществ. Так, на примере Курской области, на несмытых черноземах пашни содержание гумуса в мертвом слое уменьшилось на 20–30 %, на среднесмытых — на 45–50 % по сравнению с почвами целинной степи. Содержание гумуса в несмытой серой почве уменьшилось на 30–40 %, в среднесмытой — на 60–65 % по сравнению с почвой под лесом [1].
Результаты мониторинга состояния плодородия почв свидетельствуют о том, что в России преобладают пахотные почвы с содержанием органического вещества в диапазоне от 3 до 6 % (39,4 млн. га), доля которых составляет 48 %. Пахотные почвы с низким содержанием органического вещества в России занимают 25,8 млн. га, или 31,4 %. Такие земли преобладают в Северо-Западном и Южном федеральных округах (61,1 и 61,4 % соответственно). По расчетам Россельхозакадемии, для обеспечения воспроизводства органического вещества в пахотных почвах страны ежегодная потребность в органических удобрениях составляет около 540 млн. т. Однако в связи с резким сокращением ресурсов органических удобрений даже при их полной мобилизации потребность для воспроизводства гумуса почв может быть удовлетворена лишь на 17–20 %. Прогнозируемые объемы применения органических удобрений составляют не более 50–55 млн. т в год. [2]
Одним из источников органического удобрения для почвы является торф. Торф как и другие органические удобрения являются для растений не только источником питательных минеральных веществ, но и углекислоты. Под влиянием микроорганизмов торф разлагается в почве и выделяет много углекислоты, которая насыщает и почвенный воздух, и надземный слой атмосферы. Следовательно, резко улучшает воздушное питание растений. [3]
Площадь торфяников в нашей стране- 568000 кв. км., торфяники, используемые в сельском хозяйстве 70400 кв. км. На балансе запасов торфа Курской области по состоянию на 01.01.2014г. учитывается 207 торфяных месторождений. Месторождения представлены древесными, древесно-тросниковыми и тростниковым торфом низинного типа. Добыча торфа в настоящее время не производится. [4]
Торф — это вещество состоящие в основном из разложившихся или не до конца разложившихся растительных остатков. Виды и типы торфа многообразны и неэквивалентны по качеству, поэтому и способы использования его на удобрения неодинаковы. Степень разложения торфа определяется по содержанию гумифицированных веществ: слаборазложившийся 5–25 %, среднеразложившийся 25–40 %, сильноразложившийся — более 40 %. Для подстилки наибольшую ценность представляет верховой сфагновый торф со степенью разложения ниже 25 % и зональностью менее 10 %. Можно использовать осоковый торф со степенью разложения менее 20 %.
Для приготовления компостов с птичьим пометом можно использовать все виды торфа. На компостирование с известью, фосфоритной мукой или золой лучше использовать торф, имеющий рН менее 5, зольность ниже 10 %, степень разложения 40–25 % и ниже.
Применять непосредственно на удобрение сырой торф экономически невыгодно. Сырой торф содержит 80–90 % воды, следовательно, в 1 т содержится 800–900 кг воды и только 100–200 кг сухого вещества. Вносить в почву сырой торф очень тяжело и трудно равномерно распределить по поверхности. Слишком сухой торф в чистом виде также применять нецелесообразно. Он обладает высокой поглотительной способностью. Торф влажностью 35–40 % поглощает влагу из почвенного слоя, это вызывает иссушение почвы, и растения испытывает недостаток почвенной влаги. Кроме того, в сухом пахотном слое торф разлагается медленно. [5]
Поэтому торф применяют, как правило, в виде компостов или торфогеля.
Торфогель — удобрение со стимулирующим эффектом и фунгицидной активностью, является продуктом кавитационной обработки натурального торфа, в котором при этом переводятся в активную водорастворимую форму соединения азота, фосфора, калия, микроэлементы, а гуминовые кислоты из нерастворимых переведены в растворимые одновалентные соли. Технология получения торфогеля основана на выработке высококонцентрированных коллоидных растворов из торфяного вещества и получением на их основе стимуляторов роста растений и рекультиваторов почв, а также производства кормовых добавок высокой пищевой ценности. Основными элементами технологической линии по производству торфогелей являются кавитационные ультразвуковые диспергаторы. При прохождении исходной пульпы через кавитатор происходит формирование коллоидного раствора из вещества торфа, при этом синхронно протекают процессы экстракции, растворения, дезинтеграции клеточных структур, деструкция целлюлозы с последующей рекомбинацией на молекулярном уровне. Процесс протекает на фоне быстро растущей температуры, являющейся ускорителем переработки.
Ряд исследований показывает, что торфогель обладает широким комплексом свойств, эффективно структурирующих почву, являющихся источником долговременного и сбалансированного поступления в плодородный слой различных питательных веществ и средств защиты растений. Торфогель легко усваивается растениями, интенсифицирует обменные процессы в растительных клетках, увеличивая содержание хлорофилла, витаминов и других ценных веществ (например, в пшенице — клейковины), одновременно снижая содержание нитратов в продукте в 2 раза и более, стимулирует развитие мощной корневой системы. Совокупность указанных факторов приводит к росту урожайности на 20–40 %, сокращению сроков созревания на 10–12 дней, повышается устойчивость к засухе и заморозкам. Торфогель влияет на общий ход обмена веществ в растениях и на процессы их роста [6]. Под его влиянием в растениях усиливаются азотный, фосфорный, калийный и углеводный обмены.
Наше лабораторное исследования заключалось в следующем: пробу воздушно-сухой почвы, подготовленную для анализа, взвешивали и помещали в контейнеры по 800 гр., в течение 30 дней, почву, с периодичность увлажняли. Подготовленным 5 % раствором торфогеля «удобрили» почву (50 мл. торфогеля на 800 гр. почвы). После «созревания» почвы определяли содержания гумуса по методу И. В. Тюрина, и определение щелочно-гидролизуемого азота по методу Корнфилда.
На рисунках приведены показатели изменений почвенных свойств в результате внесения торфогеля в лабораторном опыте в образцы чернозема типичного участка Центрально-Черноземного заповедника (Стрелецкой степи) — черного пара и степи некосимой.
На рисунке 1 показано изменение содержания гумуса на пару и почвы степи при внесении торфогеля.
Рис. 1. Изменение содержание гумуса при внесении торфогеля
Проведенный анализ (рис. 1) показывает увеличения содержание гумуса (%) в почве степи, по сравнению с контролем. При внесении торфогеля на пар — изменений не последовало.
На рисунке 2 представлены данные изменения содержания в черноземе типичном щелочно-гидролизуемого азота в результате применения торфогеля. Проведенный анализ показывает увеличение содержания щелочно-гидролизуемого азота как в образцах почвы пара, так и в образцах почвы степи в результате внесения торфогеля.
Рис. 2. Изменение содержания азота щелочно-гидролизуемого при внесении торфогеля
Анализ воздействия внесения торфогеля в образцы почвы черного пара и почвы некосимой степи на изменение кислотности показал отсутствие достоверных изменений: кислотность остается на одном уровне, что выгодно отличает торфогель от физиологически кислых удобрений.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о перспективе использования торфогеля, как средства нового поколения для поддержания и улучшения экологических свойств почв. Внесение торфогеля совместимо с применяемыми агротехнологиями и не требуют отдельных операций, а значит и дополнительных расходов на топливо, покупку нового оборудования и т. д. Торфогель обладает широким комплексом свойств, эффективно структурирующих почву, являющихся источником долговременного и сбалансированного поступления в плодородный слой различных питательных веществ и средств защиты растений.
Таким образом, использование нанотехнологий позволяет получить с помощью ультразвуковой кавитационной обработки из торфа совершенно новый продукт, способствующий увеличению содержания в черноземе типичном гумуса и щелочно-гидролизуемого азота, что способствует стабилизации почвенного плодородия.
Литература:
1. Кабанова Р. В., Кудинова М. Р., Соколовский Л. Б. География Курской области: Учеб. Пособие для школ Курской области. Курск: Издательство КГПУ, г. Курск, 1997.-112 с.
2. Доклад о состоянии и использовании земель сельскохозяйственного назначения. — М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2010.- 100 с.
3. Панников В. Д., Минеев В. Г. Почва, климат, удобрение и урожай. -2-е изд., перераб. И доп.- М.: Агромиздат, 1987. — 512с.: ил.
4. Администрация Курской области Департамент экологической безопасности и природопользования Курской области Доклад о состоянии и охране окружающей среды на территории Курской области в 2013 году -169 с.
5. Безуглова О. С. Новый справочник по удобрениям и стимуляторам роста / Серия «Справочник». — Ростов н/Д: Феникс, 2003. — 384с.
6. Официальный и эксклюзивный производитель торфогеля «Торфуша» ЗАО «Центр информационной безопасности» (г. Новосибирск)-http://www.cisn.ru/zi/nov/book.pdf.
