Как быстро восстановить почву
Перспективы применения биопрепаратов в Амурской области
Современное растениеводство предъявляет обязательное использование химических препаратов: минеральных удобрений, пестицидов, которые способны оптимизировать питание возделываемых сельскохозяйственных культур, обеспечить надежную защиту от сорняков, болезней и вредителей. Основой роста эффективности отрасли является повышение рентабельности производства сельскохозяйственной продукции, которое немыслимо при низких урожаях.
Существует отраслевая программа «Внедрение технологий, основанных на применении возобновляемых видов сырья в агропромышленном комплексе России на 2014—2020 гг.», которая была принята 9 декабря 2013 года Министерством сельского хозяйства Российской Федерации и в которой большое внимание обращается на необходимость применения в сельском хозяйстве высокоэффективных микробиологических препаратов, способных обеспечить оптимизацию произрастания культурных растений за счет сочетания биологического и минерального способов питания, фитосанитарной обеспеченности полей, снижения негативных последствий применения агрохимикатов, деградацию почвенного покрова.
В результате обильных дождей и наводнения в Приамурье большие площади сельхозугодий, и в том числе пашни, были длительно переувлажнены или полностью затоплены. Во время наводнения не только происходит смыв наиболее плодородного верхнего почвенного слоя, но и существенно уплотняется пахотный слой, снижается аэрация и усиливаются анаэробные процессы, которые в значительной степени ухудшают водно-физические и агрохимические свойства почвы, ее микробиологическую активность и буферность. В таких условиях происходит активизация патогенной микрофлоры.
Одним из путей быстрого восстановления почвы является усиление в ней микробиологических процессов, которое достигается с помощью использования высокоэффективных микробиологических препаратов. Среди многочисленных функций, выполняемых микросимбионтами растений, наиболее широко распространена способность улучшать питание хозяина за счет азотфиксации, а также мобилизацию питательных веществ почвы.
Значительная часть химических препаратов обладает мутагенной активностью, следствием которой является появление резистентных видов фитофагов и штаммов фитопатогенов. В России и странах ближнего зарубежья зарегистрированы более полусотни резистентных видов фитофагов к применяемым средствам химической защиты. Использование в системе защиты растений биологически активных препаратов позволяет успешно затормозить развитие резистентности у вредных объектов и даже возвратить им природную чувствительность.
Во Всероссийском НИИ сельскохозяйственной микробиологии создана серия микробиологических препаратов нового поколения на основе ризосферных бактерий Bacillussubtilis Ч-13. Биологическая основа препарата Экстрасол — бактерии, изолированные из ризосферы или поверхности корней, включая чистосферу культурных растений, отличающихся в агроценозе повышенной продуктивностью, а также размерами и отсутствием фитопатогенной микрофлоры.
Экстрасол, в состав которого входят ризосферные, в том числе азотфиксирующие бактерии, сочетает в себе землеудобрительные свойства, ростостимулирующие и росторегулирующие функции, а также защитно-фитофунгицидные свойства. Помимо зарекомендовавших себя препаратов на основе штаммов ризосферных бактерий Bacillussubtilis Ч-13 Экстрасол и БисолбиФит, отрицательную фитопатогенную нагрузку в почвах, подвергшихся затоплению, существенно поможет снизить новый биофунгицид БисолбиСан.
Этот препарат является одной из последних совместных разработок Всероссийского института сельскохозяйственной микробиологии и инновационной компании «Бисолби-Интер», созданной при институте. Принцип действия этого препарата заключается в том, что бактерии, поселяясь на корневой системе, синтезируют в процессе своего роста вещества, подавляющие развитие фитопатогенных грибов и бактерий, являющихся возбудителями болезней растений. Кроме того, полезные ризосферные бактерии синтезируют вещества, стимулирующие рост растений. За счет активной колонизации корней растений полезные бактерии улучшают развитие корневых волосков и их поглотительную способность. В целях снижения количества технологических операций БисолбиСан можно вносить в баковой смеси с гербицидами, при этом снижается токсическое действие химических препаратов, а их эффективность возрастает.
Таким образом, эффективность восстановления сельскохозяйственных земель после затопления во многом будет зависеть от скорости восстановления в ней микробиологических процессов. С целью подавления в почве инфекций и заселения полезной микрофлоры необходимо использовать микробиологические препараты. Преимущество их перед искусственно синтезированными пестицидами и промышленными химическими удобрениями заключается в их комплексном позитивном действии и высокой эффективности. При этом являясь природными веществами, они не накапливаются в окружающей среде и легко утилизируются в ней.
Сергей Рафальский, завлабораторией зерновых кормовых культур и картофеля ВНИИ сои, кандидат с.‑х. наук
Источник
Быстро и дешево восстановить почву после загрязнения тяжелыми металлами можно биоуглем из сельхозотходов
Российские почвоведы проверили эффективность различных сорбентов для восстановления почв, загрязненных тяжелыми металлами. Выяснилось, что дорогостоящий и сложный для производства гранулированный активированный уголь по эффективности практически не отличается от дешевого и доступного биоугля, который можно производить из сельскохозяйственных отходов
Статья об исследовании, выполненном при поддержке гранта Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликована в журнале Plants.
Тяжелые металлы — самые распространенные загрязнители почв, рассеивающиеся на километры вокруг металлургических заводов и тепловых станций, которые сжигают уголь. Поступая в почву, они образуют множество соединений, среди которых наибольшую опасность несут слабосвязанные («подвижные») соединения — обменные, комплексные и специфически сорбированные формы. Их трудно удалить из почвы, так как они не разлагаются естественным путем и не подвергаются микробной деградации.
В небольших количествах микроэлементы необходимы растениям, и их используют в качестве микроудобрений, но при высоких концентрациях они могут оказывать токсическое действие. Например, избыток тяжелых металлов замедляет всхожесть семян и рост растений, делает их более уязвимыми к болезням. Из почвы по пищевой цепочке загрязняющие вещества передаются другим живым организмам. В организме человека тяжелые металлы накапливаются и становятся причиной возникновения различных болезней.
Восстанавливают загрязненные почвы обычно с помощью сорбентов или специальных стабилизирующих добавок. Эти соединения за счет своей структуры «захватывают» тяжелые металлы и не дают им воздействовать на растения. Однако при выборе сорбента необходимо учитывать не только то, насколько эффективно он способен связывать вредные вещества «в пробирке», но и то, как он ведет себя в почве.
Ученые из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) совместно с коллегой из Тульского государственного педагогического университета имени Л. Н. Толстого (Тула) исследовали подвижность в почве меди и цинка — одних из самых распространенных загрязнителей на юге России. Почвоведы провели эксперимент, вырастив яровой ячмень на загрязненных черноземных почвах. Содержание тяжелых металлов превышало в пять и десять раз ориентировочно допустимые концентрации химических веществ: эти концентрации имитировали уровни загрязнения вблизи химических предприятий. Ученые внесли в сосуды с почвой соли меди и цинка и через определенное время проанализировали, какие соединения образуют эти металлы. Затем авторы исследовали эффективность двух видов сорбентов — гранулированного активированного угля и биоугля, добавляя их по 1%, 2,5% или 5% от массы почвы. После того, как посаженный в сосуды ячмень вырос и созрел, ученые измерили содержание различных соединений меди и цинка в тканях растений и в почвах.
«Мы установили, что после попадания в почву металлов содержание мобильных их соединений — опасных с экологической точки зрения — увеличивается в почве до 57%. Медь в почве образует комплексные формы с органическим веществом, что увеличивает ее биодоступность для растений. Цинк активно усваивается растениями из почвы за счет обменных и специфически сорбируемых соединений. Добавление в почву гранулированного активированного угля и биоугля способствовало снижению содержания в ней слабосвязанных соединений металлов, особенно в наиболее подвижных формах — обменных и комплексных», — рассказала Марина Бурачевская, одна из авторов статьи, руководитель проекта по гранту РНФ, ведущий научный сотрудник Южного федерального университета.
Гранулированный активированный уголь, в отличие от других углеродных сорбентов, после температурной обработки сырья проходит стадию активации, которая позволяет получить рекордно большую площадь пор, а значит, и высокую эффективность. Однако из этого же следует высокая стоимость и сложность производства этого сорбента, в отличие от биоугля, который можно производить из сельскохозяйственных отходов с помощью термического разложения. Оказалось, что на эффективность использования сорбентов больше влияла их доза, чем тип.
«Благодаря своей высокопористой структуре, сорбенты помогают стабилизировать и инактивировать тяжелые металлы в почве. С их помощью можно предотвратить распространение загрязнения, увеличить плодородие земли и улучшить рост растений. Мы показали, что дорогостоящий и сложный для производства гранулированный активированный уголь по эффективности практически не отличается от дешевого и доступного биоугля», — заключила Марина Бурачевская.
(Источник: пресс-служба Российского научного фонда).
Заглавное фото: Микроструктура поверхности биоугля (a) и гранулированного активированного угля (b), фотографии сделаны с помощью сканирующего электронного микроскопа. Источник: Burachevskaya et al. / Plants, 2021
Источник
Как сделать заброшенное поле плодородным
Секреты восстановления земель
Нарушенными сельхозземли и территории иного назначения становятся в процессе хозяйственной деятельности (а в ряде случаев — бездеятельности, когда некогда плодородные поля, будучи заброшены, зарастают лесом) человека. Нарушенные земельные участки можно восстановить, проведя определенный комплекс мероприятий. Эти меры направлены на возобновление плодородия ранее непригодной для фермерского хозяйства почвы. Процесс восстановления отнимает много времени, сил и средств, но «исправить» участок намного выгоднее, чем покупать уже облагороженные земли.
Сельскохозяйственное направление рекультивации земель
Если вы планируете использовать восстанавливаемые земли в сельскохозяйственных целях, участки нужно формировать так, чтобы они обладали удобными для возделывания рельефом, конфигурацией и размерами. Постарайтесь сделать так, чтобы верхние пласты земли состояли пород, годных к биологическому способу рекультивации. Размеры и планировку облагораживаемых участков нужно выбирать так, чтобы можно было полноценно использовать сельскохозяйственную технику. Также необходимо провести все мероприятия, предупреждающие оползни и эрозию.
Перед подготовкой земли к распашке, на их малопродуктивные верхние слои наносят плодородный слой. Если нужное количество почвы не удается добыть, то допускается закладка потенциально плодородного грунта. Для того, чтобы сформировать корнеобитаемый слой, стоит применить на практике мелиоративные и агротехнические меры. Они повысят эффективность использования почв с малым продуктивным потенциалом, которые предназначены для выращивания многолетних, однолетних, бобовых и прочих культур. По окончании всех работ требуется получение заключений санитарной, эпидемиологической и агрохимической служб, в которых будет подтверждено отсутствие опасности выноса посаженными растениями токсичных для организма человека веществ.
Лесохозяйственное направление возрождения заброшенных земель
На нарушенных землях высаживают леса, имеющие прямое эксплуатационное предназначение: защитные, водорегулирующие, рекреационные. Подборка древесных и кустарниковых пород происходит с учетом особенностей местных почв и флоры, присутствующих горных пород и гидрологического режима.
Микробная биоремедиация
Еще совсем недавно земли, загрязненные токсическими веществами, очищали примитивным способом: снимали верхние слои грунта и вывозили на специально обустроенные полигоны. Сегодня больше востребован другой вариант рекультивации, предусматривающий загрузку верхних слоев загрязненных земель в разного рода установки, где он «обрабатывается» микроорганизмами. Но, как показывает практика, такой вариант доступен не каждому фермерскому хозяйству, поэтому сегодня широко используется более перспективное направление, именуемое «in situ».
Так, например, при помощи переносной буровой установки в почву вносятся суспензии с микроорганизмами. Иногда параллельно с этим процессом производится вспашка земель.
Вновь осваиваемые земли
Если в руки фермера попадает земля, ранее не бывшая в использовании или заброшенная, то предстоит выполнить целый комплекс работ по ее облагораживанию.
Еще при выборе участка стоит понимать, что задерненные грунты обладают минимальным количеством питательных веществ, которые могут быть усвоены растениями. А это значит, что ближайшие несколько лет не стоит надеяться на хороший урожай, поскольку посевы будут испытывать нехватку фосфора и азота. Все это ведет к необходимости всеми способами ускорить ход разложения залежных и целинных земель, а также обогатить поля главными питательными веществами, имеющими легкоусваиваемую для растений форму.
На практике применяется три периода вспашки:
- Весенне-летний, ориентированный на посев в будущем году.
- Осенний, или зяблевый, также предназначенный для высева культур в будущем году.
- Весенний, после которого происходит высев или высадка культур
Если предусматривается высадка яровых культур, то залежные земли рекомендуется обрабатывать по принципу чистого пара, то есть обрабатывать в осенне-летний период. Для этого дернину нужно продисковать в поперечном и продольном направлении, что существенно облегчит работу плуга при вспашке благоприятно для лучшей заделки дернины. Если разрешает гумусовый горизонт, то следует произвести еще и вспашку с плугами и предплужниками, заглубленными на 20 см. В том случае, когда почва плохо рыхлится, рекомендуется ее боронование после вспашки и при достижении полной зрелости.
Если на вспаханном поле появляется пырей, фермеру предстоит дисковать его несколько раз на протяжении лета и весны.
Имеющийся опыт показывает, что поднятые в весенне-летний период пласты не нужно перепахивать ни весной, ни осенью. В ходе перепахивания на поверхность выходят пласты неразложившейся дернины, которую следует задисковать. Ну а когда к посеву яровых почва не радует полностью разложившейся дерниной, нужно провести дополнительное дискование с боронованием.
Если весна сухая, то перед посевом неплохо было бы сделать прикатывание грунта кольчатым катком. Огромную роль в восстановлении заброшенных полей играет внесение удобрений и известкование, особенно если речь идет о грунтах с высоким показателем кислотности. Минеральные удобрения представлены фосфорными и калийными соединениями. Азотную подкормку вносят в том случае, когда перед посевом культур имеет место неразложенная дернина.
Биоремедиация земель, заросших кустарником
Участки и поля, заросшие кустарником или мелколесьем, могут содержать неравное число органических веществ, а мощность гумусового горизонта полностью зависит от механического состава грунтов и развитости растительного покрова. В кустарниковых землях гумуса обычно несколько больше, особенно если они образовались на местах старопаханных участков.
Существует три варианта расчистки заросших кустарниками земель:
- Срезание кустарников, высота которых доходит до 4 метров
- Запахивание средней и мелкой поросли
- Использование химических и биологических препаратов
Срезанную растительность подбирают кустарниковыми граблями, зубья которых заглубляются в почву на глубину 5-10 см. и собирают древесные остатки. После этого землю обрабатывают рельсовой бороной, что необходимо для удаления корней и выравнивания поверхности. Затем наступает черед дисковых орудий, разрезающих мелкие корни и разделывающих дернину.
Выполнение всех этих работ завершается вспашкой кустарниковым плугом.
Восстановление кустарниковых земель лучше начинать весной или летом, ориентируясь на урожай будущего сезона. Под конец лета или с началом осени нужно провести глубокое рыхление с использованием дисковых приспособлений с вырезными дисками. Последние хорошо разрезают корни, древесные остатки и дернину, заодно перемешивая верхние слои почвы. Перед самим посевом рекомендуется повторить дискование и провести выравнивание.
Освоение маломощных заброшенных земель обязывает фермера использовать органические и фосфатные удобрения, а также проводить известкование.
Химическое восстановление земель, заросших кустарником, стало самым востребованным способом, который состоит в уничтожении древесной и кустарниковой растительности специальными арборицидами. В роли последних могут выступать аминные соли, бутиловый эфир или натриевая соль. Быстрее всех действует именно раствор бутилового эфира.
Обработка химическими составами должна производиться в летнее время, в безветренные и солнечные дни, для чего используются либо наземные опрыскиватели, либо самолеты (вертолеты).
Запашка – это еще один способ освоение заросших кустарником земель, который подразумевает использование кустарниково-болотных плугов. Эффективность этого метода заключается в том, что снижаются трудовые затраты, а возможность получения отличных урожаев повышается вследствие распада молодых кустарников. Скорость, с которой запаханные кустарники будут разлагаться, зависит от их возраста, увлажнения и аэрации почвы, ее состава и так далее. Обычно этот процесс не занимает более 3-х лет.
Биоремедиация земли из-под лесных вырубок
После вырубки леса предстоит механизированное выкорчевывание пней, для чего используются корчевательные лебедки, бороны и прочие приспособления. Последующая обработка почв с маломощным гумусовым горизонтом заключается в рыхлении и дисковании. Такие почвы испытывают нехватку органических веществ, обладают низкими биологическими и физическими характеристиками и высокой кислотностью. Последняя нейтрализуется известкованием, вместе с которым вносятся большие объемы минеральных и органических удобрений. В том случае, когда почва покрыта мощной лесной подстилкой, и имеет место гумусовый горизонт средней мощности, допускается обработка отвальными плугами, заглубленными на 16-18 см.
Все работы, направленные на окультуривание заросших лесом земель нужно начинать намного наперед до посева культур, а именно в весенне-летний период.
После окончания основной вспашки проводится осеннее дискование в несколько следов. Второе рыхление делается только на тяжелых грунтах и только весной, а перед самим посевом осуществляется выравнивание пашни при помощи бороны или волокуши.
Возрождение заболоченных и торфяных грунтов
Изначально такие земли подлежат осушению. Если уровень увлажненности невелик, то можно обойтись такими агротехническими мероприятиями как: узкозагонная вспашка, сточные борозды, гребневые и рядовые посевы. Торфяные почвы очень важно не пересушить, поскольку это чревато существенным снижением будущего урожая. Полноценное освоение осушенных болотных и торфяных земель предусматривает абсолютное избавление от мелколесья, кустарников, камней, камней и кочек, для чего потребуются болотные фрезы, бульдозеры, кусторезы и прочие механизмы.
Очень важно выбрать верный путь восстановления заболоченных земель, который зависит от вида будущих культур, уровня залегания и разложения торфа, типа болота и прочих факторов. Затратнее всего осваивать верховые болота, поэтому предпочтение отдается низинным и переходным заболоченным участкам.
Первичное освоение болот или торфяников основывается на выполнении таких целей как:
- Создание мощного пахотного слоя
- Ускорение хода разложения органических компонентов
- Искоренение вредного воздействия на растения повышенной кислотности и закисных солей
- Улучшение тепловых, водных и воздушных свойств почвы
- Накопление в грунте питательных и легкоусваиваемых для растений веществ.
Первичную вспашку делают при помощи кустарниково-болотных плугов, гарантирующих полный оборот пластов земли и их разделку дисковыми боронами. Болотные участки без деревянистой растительности можно обрабатывать фрезером, а для слабозадерненных земель больше подойдут дисковые орудия, заглубленные на 16-18 см. Вспашку лучше делать летом, особенно если предполагается высеивание яровых культур. Такая тактика ускорит разложение органических составляющих торфяных и болотных земель. Обработка участка перед посевом заключается во фрезеровании или дисковании, прикатывании и бороновании. Более высокий урожай обеспечит отвальная вспашка, а биологическую активность почвы повысит внесение не только фосфорно-калийных, но и бактериальных удобрений, навоза и микроудобрений. Почва бывших торфяников очень богата на азот, но так как он находится в недоступной для растений форме, в первый год освоения нужно дополнительно вносить удобрения азотного типа, а высокую кислотность снижать известкованием.
Источник