Улучшитель почвы для снижения натриевости и распыления для улучшения подвижности воды в различных почвах - RU2735231C1

Чертежи

Показать все 10 чертежа(ей)

Описание

Настоящее изобретение относится к улучшителю почвы на основе органомодифицированных силоксанов и к их применению, а также к способам улучшения почвы, в частности, сельскохозяйственных угодий, которые снижают натриевость и распыление, улучшая подвижность воды в почве.

В настоящее время в продаже имеется множество улучшителей почвы, которые претендуют на улучшение ряда физических свойств почвы. Все они рекламируются как улучшающие рост растений в ответ на почвоструктуривающее действие.

Наиболее распространенные добавки для улучшения структуры почвы являются органическими материалами, такими как компост. Благотворное влияние органических веществ на улучшение или поддержание физических свойств почвы давно известно. В большинстве случаев для изменения структуры почвы необходимо вносить большие количества органических материалов. В агропромышленном секторе такое улучшение почвы часто является неэкономичным.

Другая группа образована синтетическими полимерами, такими как полиакрилаты и полиакриламиды. Эти полимеры имеют очень высокий молекулярный вес, что позволяет связывать частицы и образовывать стабильные агрегаты. Это приводит к улучшению структуры почвы. Однако в полевых условиях такие полимеры не показали стойкого улучшения физического состояния почвы. Кроме того, существует опасение, что полиакриламид, использующийся в сельском хозяйстве, может загрязнять пищевые продукты акриламидом, который известен как нейротоксин.

Другой группой улучшителей почвы являются минеральные улучшители, такие как гипс. Их можно использовать для вытеснения способного к ионообмену натрия из катионообменных участков почвы с высоким содержанием натрия.

Натриевость является термином, относящимся к количеству натрия, удерживаемого в почве. Натрий является катионом (положительным ионом), который слабо удерживается на частицах глины в почве. Это один из многих типов катионов, которые связаны с частицами глины. Другие типы катионов, связанные с частицами глины, включают кальций, магний, калий и водород. Количество натрия как доля от всех катионов в почве является наиболее важной мерой натриевости. Когда натрий составляет более 5% от всех катионов, связанных с частицами глины, могут возникнуть проблемы со структурой, и почва считается слишком натриевой. Такие почвы набухают и теряют структурную целостность во влажном состоянии, что приводит к плохой аэрации и усиленному переувлажнению. Они также становятся твердыми в сухом состоянии, что препятствует росту корней и прорастания всходов через сухие поверхности почвенных корок.

Эти свойства оказывают значительные ограничения на потенциальную урожайность. Например, около 30% площадей пахотных земель Австралии являются натриевыми. Натриевость часто сопутствует засоленности почвы, являющейся мерой концентрации растворимых солей, содержащихся в почве. Эти соли могут свободно перемещаться в почвенных водах и могут легко поглощаться растениями. Эти соли, свободно перемещающиеся в почвенном растворе, состоят из катионов и анионов. В любое время многие катионы непрочно связываются с поверхностью частиц глины и не могут больше перемещаться в почвенном растворе.

Катионы в растворе часто обмениваются с катионами, связанными с частицами глины. Поэтому, если минерализованная вода с высоким содержанием натрия вносится в почву, доля натрия, связанного с частицами глины, может возрасти из-за перехода натрия в растворе на частицы глины. Аналогично, если в почву ввести раствор с высоким содержанием катионов кальция, доля кальция, связанного с частицами глины, может возрасти. Если в натриевую почву добавить источник катионов кальция, такой как гипс, это может снизить уровень натриевости и ослабить соответствующие негативные эффекты в результате вытеснения натрия из глины. Недостатком этой обработки является то, что требуются высокие уровни внесения, и то, что инфильтрация ионов кальция в почву является медленным процессом из-за низкой растворимости гипса. В некоторых ситуациях со временем возрастает риск переувлажнения из-за потребления нового кальция, происходящего от обработки гипсом.

Так как вода остается ограниченным ресурсом, который требует управления как для немедленных, так и долгосрочных потребностей, внесение воды является важным фактором в повышение производительности труда в сельском хозяйстве и обеспечении предпосылок успеха урожая. Большинство отраслей промышленности, которые имеют дело с почвой, сталкивалось с общей проблемой невозможности перемещения воды в зоны, где она требуется. Было много попыток решить эту проблему путем использования органического материала, гипса и полиакриламидов, но они оказались очень неэффективными.

Учитывая наличие этих трудностей, была высказана гипотеза, что органомодифицированные силоксаны, вносимые в почву, по-видимому, способны обеспечить лучшее увлажнение и усиленное перемещение воды через почву.

В документе GB 1180733 описан способ модификации влагоудерживающих характеристик почвенного образования, согласно которому тонкоизмельченный твердый неорганический или органический материал, которому были приданы гидрофобные свойства в результате контакта с кремнийорганическим материалом, помещают в почвенное образование. Благодаря описанному способу значительно уменьшалась зависящая от времени потеря содержания воды из-за испарения из образца песка.

Заявка DE10/2012 010012 A1 описывает жидкую композицию микроорганизмов в модифицированном простым полиэфиром трисилоксане для использования в качестве пестицида. Описано внесение композиции в почву, в частности, в зерновые культуры.

В US 2004/0030024 A1 упоминается, что ПАВы на основе трисилоксана являются отличными смачивателями. Однако их использование описано как невыгодное из-за их высокой стоимости и предполагаемой нестабильности в воде.

В работе A. Michel и др. (A. Michel, C. Dietschweiler, M. Böni et al. Water Air Soil Pollut (2016) 227: 66. doi:10.1007/s11270-016-2755-9) объясняется, что ПАВы на основе трисилоксана, модифицированного простым полиэфиром, широко применяются в качестве сельскохозяйственных вспомогательных средств, так как они повышают активность и устойчивость пестицидов к осадкам. Утверждается, что риск того, что такие органомодифицированные силоксаны достигнут грунтовых вод и, тем самым, создадут угрозу для окружающей среды после внесения на сельскохозяйственные поля, очень мал.

Улучшителям почвы предшествующего уровня техники, по-видимому, удалось несколько улучшить удержание воды в различных почвах, но они не смогли обеспечить способ снижения их натриваемости или повышения их потенциала дренирования. Таким образом, задачей настоящего изобретения является преодоление вышеупомянутых недостатков предшествующего уровня техники. В частности, задачей изобретения является разработать средства для улучшения почвы, в частности, сельскохозяйственных угодий, способные снизить их натриваемость и улучшить их водопроницаемость.

В первом аспекте изобретения поставленная задача решена посредством улучшителя почвы, содержащего силоксановые компоненты, выбранные из группы силоксановых компонентов, имеющих общую формулу I или общую формулу II, отличающегося тем, что силоксановые компоненты содержат по меньшей мере один модифицированный простым полиэфиром силоксан A и по меньшей мере один катиономодифицированный силоксан B. Согласно этому аспекту изобретения, общая формула I имеет вид

где

n является целым числом от 0 до 200,

m является целым числом от 0 до 50,

o является целым числом от 0 до 25,

m+o является целым числом от 1 до 75,

x является целым числом от 1 до 12,

y является целым числом от 0 до 25,

z является целым числом от 2 до 6,

R₁ означает алифатический радикал с 1-3 атомами углерода или фенильный радикал,

R₂ означает алифатический радикал с 1-30 атомами углерода или фенильный радикал,

R₃ означает водород или алкильный радикал с 1-4 атомами углерода,

R₄ означает алифатический радикал с 10-18 атомами углерода,

и причем A^- является органическим или неорганическим анионом, производным от обычной физиологически совместимой кислоты HA.

Общая формула II имеет вид

где

m является целым числом от 5 до 200,

n является целым числом от 0 до 25,

k является целым числом от 0 до 25,

R₁ означает алифатический радикал с 1-3 атомами углерода или фенильный радикал,

R₂ означает алифатический радикал с 9-30 атомами углерода и/или остаток простого эфира общей формулы (CH₂)₃O- (C₂H₄O)_x- (C₃H₆O)_yQ, в которой x и y являются целыми числами от 0 до 50, имеющими одинаковое или разное значение, и Q означает водород или алкильный радикал с 1-4 атомами углерода,

R₃ означает эпокси-радикал или радикал MZ,

E означает радикал MZ, R₃ или R₂,

причем присутствует по меньшей мере один радикал MZ на молекулу, и причем эпокси-радикал выбран из группы, содержащей, в частности, состоящей из

-причем M выбран из группы, содержащей, в частности, состоящей из

- причем Z выбран из группы, содержащей, в частности, состоящей из

- причем четвертичный атом азота в группе Z связан с атомом углерода группы M, соседним с C-OH-группой той же группы M,

- причем R₄, R₅, R₆ одинаковые или разные и выбраны из группы, содержащей, в частности, состоящей из водорода, алкильных радикалов с 1-22 атомами углерода, алкиленовых радикалов с 1-22 атомами углерода, причем алкильный и алкиленовый радикалы содержат гидроксильные группы или свободны от гидроксильных групп,

- причем R₈ и R₉ одинаковые или разные и выбраны из группы, содержащей, в частности, состоящей из R₄, R₅, R₆ и алкильных радикалов с 1-10 атомами углерода, которые замещены фтором, хлором или бромом,

- причем R₁₀ означает -O- или -NR₁₁-,

- причем R₁₁ означает водород, алкильный радикал с 1-4 атомами углерода или гидроксиалкильный радикал с 1-4 атомами углерода,

- причем o является целым числом от 1 до 4, p является целым числом от 2 до 6,

- и причем A^- является органическим или неорганическим анионом, производным от обычной физиологически совместимой кислоты HA.

Силоксан A и силоксан B могут быть одинаковыми или разными. Если силоксан A и силоксан B идентичны, функциональная группа простого эфира и катионная функциональная группа являются частью одной и той же молекулы.

Предпочтительно, по меньшей мере один из силоксанов A и B не содержит эпокси-радикалов или соответствует формуле I или формула II с k равным 0.

В альтернативном варианте осуществления силоксан A и/или силоксан B содержит один или более эпокси-радикалов.

Катиономодифицированный силоксан, содержащий эпокси-радикалы, отвечающий общей формуле, близкой к формуле II, известен из патента EP 1448648 B1 в качестве добавки для текстиля, но до сих пор не был известен как улучшитель почвы в комбинации с указанным силоксаном A, модифицированным простым полиэфиром.

Неожиданно было обнаружено, что улучшитель почвы согласно первому аспекту изобретения способен улучшать структуру и аэрацию почвы, а также повышать ее влагоудерживащую способность. Кроме того, катионная структура силоксана B обеспечивает хорошее восстановление почвы и выделение заблокированных питательных веществ, особенно в щелочных почвах.

Следовательно, можно достичь лучшего роста корней, более высокой урожайности и качества сельскохозяйственных культур. Эти свойства очень полезны для решения проблем урожайности зерновых, которые выращиваются на натриевых почвах.

Модифицированный простым полиэфиром силоксановый компонент A в улучшителе почвы согласно изобретению снижает поверхностное натяжение и действует как смачиватель, тогда как катиономодифицированный силоксановый компонент B неожиданно влияет на ионный обмен, в частности, ионов натрия, присутствующих в натриевых почвах.

Одним из наиболее важных свойств модифицированного простым полиэфиром силоксанового компонента A является его отличное смачивающее действие на почти всех поверхностях при очень высоких уровнях разбавления (например, 0,1%). В зависимости от размера частиц обрабатываемой почвы, отличное смачивание может повысить влагоудержание или улучшить дренаж почвы. В принципе, лучший дренаж связан с более крупными размерами частиц, а повышенное влагоудержание с почвами, богатыми глиной. Кроме того, указанный смачиватель неожиданно улучшает перенос катиономодифицированного силоксана B в почву.

Неожиданно казалось, что улучшитель почвы согласно изобретению способствует созданию новых капилляров и активирует имеющиеся капилляры в почве для лучшего перемещения воды, в частности, в почвах с малым размером частиц, таких как глины. Тем самым, улучшается доступность воды за пределами точки орошения в почве, в результате чего увеличивается способность почвы запасать воду и стимулируется рост активных корней растений.

Следующий вывод заключается в том, что благодаря большему перемещению воды через почву, вода неожиданно оказалась способна растворять и вытеснять большее количество солей и органических веществ. Это поведение неожиданно ускоряется благодаря синергическим эффектам катиономодифицированного силоксана B как компонента улучшителя почвы по изобретению, который действует по механизму ионного обмена с натрием и алюминием и повышает растворимость этих солей и их выщелачивание через пермеат.

Наиболее подходящей в качестве воды для орошения является питьевая вода, но в настоящее время для целей орошения используется много оборотной воды и грунтовых вод, содержащих соли натрия. Неожиданно оказалось, что настоящее изобретение уменьшает риски использования такой соленой воды и контролирует отложение натрия в почве.

Описываемые ниже предпочтительные варианты осуществления изобретения являются иллюстративными и не ограничивают объем изобретения.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения катиономодифицированный силоксан B соответствует формуле II. В альтернативном варианте осуществления изобретения катиономодифицированный силоксан B соответствует формуле I, в которой o является целым числом от 1 до 25.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения, когда катиономодифицированный силоксан B соответствует формуле II, доля алкильных радикалов, содержащих от 2 до 30 атомов углерода, в катиономодифицированном силоксановом компоненте B улучшителя почвы согласно изобретению составляет более 10 моль.% от полного числа радикалов в указанном катиономодифицированном силоксане B.

Когда катиономодифицированный силоксан B соответствует формуле II, группа R₂ указанного катиономодифицированного силоксана B предпочтительно является алифатическим радикалом с 10-20 атомами углерода.

В альтернативном варианте осуществления улучшителя почвы согласно изобретению, когда катиономодифицированный силоксан B соответствует формуле II, остаток простого эфира в группе R₂ указанного катиономодифицированного силоксана B представляет собой остаток простого эфира общей формулы (CH₂)O(C₂H₄O)_x(C₃H₆O)_yQ, в которой x и y являются одинаковыми или разными, и x является целым числом от 8 до 15, y является целым числом от 0 до 25, и Q означает водород или алкильный радикал с 1-4 атомами углерода.

Наиболее предпочтительно, катиономодифицированный силоксан B имеет формулу

В одном предпочтительном варианте осуществления модифицированный простым полиэфиром силоксан A соответствует формуле I, в которой m является целым числом от 1 до 50. В альтернативном варианте осуществления модифицированный простым полиэфиром силоксан A соответствует формуле II, в которой n является целым числом от 1 до 25.

Когда модифицированный простым полиэфиром силоксан A соответствует формуле I, группы R₁ и/или R₃ модифицированного простым полиэфиром силоксана A предпочтительно являются метильными радикалами.

Наиболее предпочтительно, модифицированный простым полиэфиром силоксан A имеет следующую формулу

В альтернативном варианте осуществления изобретения силоксан A и силоксан B отвечают одной и той же формуле, предпочтительно формуле

В одном предпочтительном варианте осуществления улучшитель почвы дополнительно содержит растворитель, в частности, воду. Улучшитель почвы может также содержать эмульсию модифицированного простым полиэфиром силоксана A и катиономодифицированного силоксана B в растворителе и эмульгатор, в частности, воду. Предпочтительно, такая эмульсия содержит от 20 до 70 об.% указанных силоксановых компонентов A и B, в частности, 50 об.%. Более предпочтительно, улучшитель почвы состоит из эмульсии модифицированного простым полиэфиром силоксана A и катиономодифицированного силоксана B в растворителе, в частности, воде.

Вышеуказанные эмульсии содержат эмульгатор. Можно использовать любой эмульгатор, подходящий для создания эмульсии силоксанов в растворителе, в частности, воду. Следующий список является примерным и не предназначен для ограничения объема настоящего изобретения.

Подходящие неионные эмульгаторы содержат алкиловые эфиры полигликолей, предпочтительно с 4-40 этиленоксидными звеньями, и/или с алкильными радикалами с 8-20 атомами углерода, алкилариловые эфиры полигликоля, предпочтительно с 4-40 этиленоксидными звеньями и/или с 8-20 атомами углерода в алкильных радикалах, блок-сополимеры этиленоксид/пропиленоксид, предпочтительно с 4-40 этиленоксидными/пропиленоксидными звеньями, насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты с 6-24 атомами углерода, натуральные продукты и их производные, такие как лецитин, ланолин, сапонины и целлюлоза, алкиловые эфиры целлюлозы и карбокиалкилцеллюлозу с алкильными группами, содержащими не более 4 атомов углерода, линейные полидиорганосилоксаны, содержащие полярные группы, предпочтительно группы простого эфира, и насыщенные и ненасыщенные алкоксилированные жирные амины с 8-24 атомами углерода.

Подходящие катионные эмульгаторы включают соли первичных, вторичных и третичных жирных аминов с 8-24 атомами углерода, в частности, соли с уксусной кислотой, соляной кислотой и фосфорной кислотой, соли четвертичного алкилбензиламмония, в частности, соли с алкильными группами с 6-24 атомами углерода, в форме галогенидов, фосфатов, сульфатов и ацетатов, алкилпиридиниевые, алкилимидазолиевые и алкоксиазолиниевые соли, предпочтительно с алкильными цепями, содержащими не более 18 атомов углерода, в форме галогенидов, сульфатов, фосфатов и ацетатов.

Следующие подходящие эмульгаторы включают полигликолевые простые эфиры жирных кислот, глицериды полиэтоксилированных жирных кислот и сложные эфиры сорбита, алкилполигликозиды, алкоксиамиды жирных кислот, простые алкиловые эфиры карбоновых кислот, простые алкариловые эфиры карбоновых кислот, этоксилированные соли четвертичного аммония, аминоксиды, бетаины, сульфобетаины и сульфосукцинаты.

В альтернативном варианте осуществления изобретения улучшитель почвы содержит от 0,5 до 1 об.% указанных силоксановых компонентов A и B.

Предпочтительно, мольное отношение катиономодифицированного силоксанового компонента B к модифицированному простым полиэфиром силоксановому компоненту A в улучшителе почвы по изобретению составляет менее 0,5, более предпочтительно менее 0,125, наиболее предпочтительно менее 0,08.

В другом аспекте изобретения поставленная задача решена посредством способа обработки почвы, в частности, сельскохозяйственных угодий. В способе согласно изобретению катиономодифицированный силоксан наносят на почву. Предпочтительно, в почву вносят вышеуказанный катиономодифицированный силоксан B. Более предпочтительно, указанный катиономодифицированный силоксан B вносят в почву в форме эмульсии. Наиболее предпочтительно, почву обрабатывают эмульсией указанного катиономодифицированного силоксана B в воде.

При обработке почвы катионным модифицированным силоксаном, натриевость почвы неожиданно снижается благодаря ее ионообменной способности. Этот эффект особенно полезен при обработке натриевой почвы, которая будет использоваться в качестве сельскохозяйственных угодий.

Почву предпочтительно обрабатывают как вышеупомянутым катионным модифицированным силоксаном В, так и вышеупомянутым модифицированным полиэфиром силоксаном А. Указанные силоксановые компоненты А и В можно вносить в почву одновременно или последовательно.

Дополнительное нанесение указанного модифицированного простым полиэфиром силоксана A неожиданно повышает подвижность воды и улучшает дренаж почвы. Кроме того, нанесение указанного модифицированного простым полиэфиром силоксана A неожиданно улучшает перенос указанного катиономодифицированного силоксана B в почву.

Можно сначала обработать почву указанным модифицированным простым полиэфиром силоксаном A, а затем обработать почву указанным катиономодифицированным силоксаном B. Альтернативно, можно также сначала обработать почву указанным катиономодифицированным силоксаном B, а затем обработать почву указанным модифицированным простым полиэфиром силоксаном A.

В одном предпочтительном варианте осуществления почву обрабатывают вышеуказанным улучшителем почвы, содержащим указанный модифицированный простым полиэфиром силоксан A и указанный катиономодифицированный силоксан B, предпочтительно в комбинации с растворителем, в частности, водой, более предпочтительно в форме эмульсии в растворителе, наиболее предпочтительно в форме эмульсии в воде. Указанная эмульсия дополнительно содержит эмульгатор.

Не ограничивая объем изобретения, почву можно обработать улучшителем почвы, имеющим любое из вышеуказанных признаков улучшителя почвы согласно первому аспекту изобретения.

Предпочтительно, почву обрабатывают количеством от 20 до 180 кг активных силоксановых компонентов на гектар, более предпочтительно от 50 до 160 кг на гектар, наиболее предпочтительно от 100 до 150 кг на гектар, согласно измерению на глубину 150 мм, или количеством от 50 до 200 ppm в расчете на объем обрабатываемой почвы.

В следующем аспекте изобретения поставленная задача решена посредством использования катиономодифицированного силоксана, предпочтительно вышеуказанного катиономодифицированного силоксана B, при обработке почвы, в частности, сельскохозяйственных угодий. В альтернативном варианте осуществления при обработке почвы, в частности, сельскохозяйственных угодий используется улучшитель почвы согласно первому аспекту изобретения. Предпочтительно, указанный катиономодифицированный силоксан, в частности, указанный катиономодифицированный силоксан B, и/или указанный улучшитель почвы используется при обработке натриевой почвы.

Натриевая почва, подлежащая обработке, может представлять собой глину, определенную как глина, содержащая более 5 вес.% натрия. Однако обработка почвы, в частности, сельскохозяйственных угодий, указанным катиономодифицированным силоксаном и/или указанным улучшителем почвы не ограничена натриевыми почвами, в частности, натриевыми глинами, содержащими более 5 вес.% натрия. В соответствии с изобретением может быть обработана любая почва, содержащая натрий.

В следующем аспекте изобретения катиономодифицированный силоксан, в частности, указанный катиономодифицированный силоксан B, и/или указанный улучшитель почвы используется, чтобы вообще снизить содержание натрия в почвах, в частности, глинах, более конкретно в сельскохозяйственных угодьях. Указанные силоксаны и/или указанный улучшитель почвы может использоваться, чтобы снизить содержание натрия в натриевой почве, то есть почве, содержащей более 5 вес.% натрия. Указанные силоксаны и/или указанный улучшитель почвы может также использоваться для снижения содержания натрия в почвах, содержащих менее 5 вес.% натрия. Более низкая исходная концентрация ведет к более эффективному улучшению почвенной структуры.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения, описанные выше, предназначены для иллюстрации, но не для ограничения объема настоящего изобретения.

Пример 1

Цель этого примера состояла в том, чтобы определить, связана ли предпосевная обработка участка натриевой почвы из Werribee South, Виктория, Австралия улучшителем почвы согласно изобретению с изменениями концентрации катионов в почве, минерализации, pH и водопроницаемости при промышленном выращивании брокколи, по сравнению с участками необработанной почвы и почвы, в которую вносился гипс. Корни брокколи достигают глубины примерно 20 см.

Испытание было организовано в виде трех больших участков земли, каждый из которых включал 5 секций по всей ширине поля. Ширина каждой секции составляла 12 метров. Каждая секция орошалась стационарными дождевальными установками, размещенными через 9 м рядами на краю каждой секции.

Обработки почвы были следующими:

- Улучшитель почвы по изобретению: 16 г/м² (160 кг/га) активного ингредиента

- Гипс: 2000 кг/га

- Без обработки

На испытательном участке проводили также обработку почвы путем внесения навоза, которая в данном исследовании не отслеживалась. Все обработки проводились перед посадкой культуры в начале октября 2016. Улучшитель почвы согласно изобретению вносили в две стадии, последнее внесение производилось 5 октября. То, что уровень внесения улучшителя почвы согласно изобретению составлял всего одну десятую от уровня внесения гипса в испытании, представляет значительный интерес, как и тот факт, что улучшитель почвы согласно изобретению доставлялся через систему фертигации, а не через механический разбрасыватель.

Улучшитель почвы согласно изобретению состоял из эмульсии 25 вес.% силоксана A и 25 вес.% силоксана B в воде, что соответствует мольному отношению силоксана A к силоксану B 8 к 1. Улучшитель почвы согласно изобретению вносили в соответствии со следующим протоколом:

Фаза 1 - Внесение продукта после первой вспашки (20/9/2016)

1. Чтобы гарантировать, что продукт достигнет его целевой зоны, верхний плодородный слой почвы должен быть хорошо промочен. При длительном отсутствии дождей следует поливать в течение 30 минут при расходе 1200 л/час с помощью дождевальной установки.

2. Затем улучшитель почвы согласно изобретению нагнетают в линию фертигации - труба длиной 0,5 км с 6-дюймовой магистралью, что занимает около 15 минут, чтобы добраться до места испытания. Скорость дозирования около 6 л/мин (160 кг улучшителя почвы согласно изобретению) в течение 30 мин.

3. Последующее орошение водой всего в течение 30 мин.

Фаза 2 - Внесение второй порции продукта - 160 кг (5/10/2016)

Используя почвенный бур, отбирали образцы почвы весом 500 г каждый, с глубины 5-20 см в двадцати местах в пределах 3 средних секций каждого участка земли. Образцы отбирали вдоль двух диагональных разрезов на участок, помещали в мешки и маркировали для химического анализа. Координаты каждого местоположения образца были определены с использованием GPS и записаны. Причиной отброса верхних 5 см было желание избежать аномалий, возникающих из-за гранул удобрения, которые были разбросаны по поверхности. Первая партия образцов была взята 7 октября 2016 года (обработка и гипс) и 12 октября 2016 года (без обработки). Культура была посажена недавно, и во время отбора проб высота растений составляла около 10 см. Вторая партия образцов отбиралась до сбора урожая 15 декабря 2016 года.

Анализировали натриевость (фиг. 1) и распыление (фиг. 2) образцов. Усредненные результаты показывают повышение доли натрия в гипсе на 0,56%, тогда как контроль и обработанные зоны указывают снижение на 0,12 и 0,39, соответственно. Этот результат указывает, что гипс помогает высвободить натрий, присутствующий в почве, но не способен вымыть его. С другой стороны, обработка улучшителем почвы согласно изобретению сделала ионы натрия подвижными, одновременно создавая капилляры для вымывания их из почвы. Использование улучшителя почвы согласно изобретению в 3 раза более эффективно, чем использование контроля и 8 раз более эффективнее использования гипса при вымывании натрия из почвы. В этих реалиях гипс является неэффективной обработкой и имеет задержку в улучшении структуры почвы.

Такие параметры почвы, как влагосодержание и электрическая проводимость на глубине 30, 60 и 80 см, отслеживались непрерывно для каждой почвы, используя регистратор данных Wildeye®, снабженный датчиками Decagon GS3. Система Wildeye® предлагает удаленный доступ к каждому регистратору данных через Интернет. Данные легко загрузить в виде файлов MS Excel и можно просматривать в графической форме онлайн. Собранные данные представлены ниже на фигурах 3-10.

На фиг. 3 приводится сравнение данных по объемному влагосодержанию (VWC, от volumetric water content) для обработанной (гипсом и улучшителем почвы по изобретению) и необработанной почвы на глубине 30 см.

На фиг. 4 приводится сравнение данных по объемному влагосодержанию (VWC) для обработанной (гипсом и улучшителем почвы по изобретению) и необработанной почвы на глубине 60 см.

На фиг. 5 приводится сравнение данных по объемному влагосодержанию (VWC) для обработанной (гипсом и улучшителем почвы по изобретению) и необработанной почвы на глубине 80 см.

На фиг. 6 приводится сравнение данных по электропроводности (EC) почвы для обработанной (гипсом и улучшителем почвы по изобретению) и необработанной почвы на глубине 30 см.

На фиг. 7 приводится сравнение данных по электропроводности (EC) почвы для обработанной (гипсом и улучшителем почвы по изобретению) и необработанной почвы на глубине 60 см.

На фиг. 8 приводится сравнение данных по электропроводности (EC) почвы для обработанной (гипсом и улучшителем почвы по изобретению) и необработанной почвы на глубине 80 см.

На фиг. 9 приводится сравнение среднего объемного влагосодержания для разных глубин и обработок.

На фиг. 10 приводится сравнение средней электропроводности для разных глубин и обработок.

Что касается объемного влагосодержания, было обнаружено, что на уровнях 60 см и 80 см обработка улучшителем почвы согласно изобретению повышала количество воды, обнаруженной в почве, благодаря созданию капилляров, позволяющих большему количеству воды проникать на более низкие уровни. С другой стороны, применение гипса еще не принесло пользы для улучшения структуры почвы, и из-за задержки его механизма действия показывает значительно более низкие уровни содержания воды на каждой глубине. Электропроводность описывает изменения в уровнях минерализации по отношению к другим факторам, таким как доступность питательных веществ, минерализация, влагосодержание и текстура почвы. С учетом вышесказанного, более низкие уровни электропроводности указывают на ограниченное количество растворимых солей для зон, обработанных контролем и гипсом, тогда как обработка улучшителем почвы согласно изобретению показывает значительное повышение электропроводности. Это хорошо коррелирует с данными по влагоудержанию.

Пример 2

Лабораторные испытания показали, что в течение короткого периода времени обработка натриевой почвы из Werribee South, Австралия, улучшителем почвы согласно изобретению, применявшимся в примере 1, уменьшает натриевость почвы. Результаты анализа почвы, использовавшейся в стендовом испытании, показывают, что в конце испытания концентрации натрия в необработанной почве были существенно выше, чем в почве, обработанной улучшителем почвы согласно изобретению. Основные различия в концентрации катионов, обнаруженные в этом испытании, приведены ниже в таблице 1.

Таблица 1. Основные результаты стендового испытания натриевой почвы, взятой с Werribee South, Виктория, Австралия, обработанной улучшителем почвы согласно изобретению, и необработанной.

Отметим, что концентрация кальция существенно не изменялась для обработанной и необработанной почвы, тогда как концентрация натрия и его процентная доля от всех катионов снизилась вдвое.

Реферат

Изобретение относится к улучшителям почвы на основе органомодифицированных силоксанов. Предложен улучшитель почвы, содержащий по меньшей мере один модифицированный простым полиэфиром силоксан А и по меньшей мере один катиономодифицированный силоксан В, в виде эмульсии силоксана А и силоксана В в воде. Предложены также способ обработки почвы и применение катиономодифицированного силоксана В для обработки почвы. Технический результат – предложенный улучшитель почвы снижает натриевость почвы и улучшает ее водопроницаемость. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 пр.

Формула

,

,

,