Способ снижения вредных воздействий щелочи или щелочных отложений в почвах - RU2044027C1

Описание

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к приемам улучшения физических свойств почв при их мелиорации.

Известен способ борьбы с содовым засолением почвы и поливной воды, заключающийся в использовании полиамфолита общей формулы

Полиамфолит представляет собой соединение с очень большой молекулярной массой, функционирует в качестве хелатообразователя и для получения весомого результата в известном способе для борьбы с засолением требуются большие его количества.

В орошаемых водой почвах с высоким суммарным содержанием растворенных в ней твердых веществ (солей) (500 частей на млн), как правило, накапливаются соли или щелочи, которые замедляют рост сельскохозяйственных культур. Количественной характеристикой солей, главным образом хлоридов, карбонатов и сульфатов натрия, калия, кальция и магния, обычно служит электропроводность насыщенной почвенной вытяжки. Величина электропроводности более 4 мОм/см² свидетельствует о засоленности почвы. В засоленных почвах влияние солей на растения преимущественно косвенное, то есть соли влияют на осмотический водный потенциал и, как результат, приводят к снижению водопоглощения всходами и корневой системой укоренившихся растений. К щелочной (содовой) почве относится почва, в которой накоплены высокие концентрации натрия, и ее щелочность определяют путем расчета коэффициента поглощения натрия из насыщенной почвенной вытяжки.

Коэффициент поглощения натрия выше 15 свидетельствует о щелочности почвы. В щелочных почвах замедление роста сельскохозяйственных культур обусловлено токсичным действием натрия. Щелочные почвы с токсическими уровнями натрия, как правило, смешаны с засоленными почвами, имеющими сниженную водопоглощающую способность. Следовательно, также солончаковато-солонцеватые почвы особенно губительны для всходов и роста растений. Исходя из этого возникает необходимость удаления натрия из щелочных почв, а кальция из карбонатных почв.

Степень засоленности/щелочности почвы в значительной степени зависит от таких физических ее характеристик, как, например, гидравлическая проводимость и интенсивность инфильтрации. Климатические условия, характеризующиеся, например, интенсивностью эвапотранспирации через почву и растения, также существенно влияют на степень засоления и/или ощелачивания почвы. И, наконец, агротехнические способы при орошении играют важную роль в установлении способности почвы к засолению и/или щелочей, аккумулированных в почве. Известные методы и существующая практика удаления солей часто дорогостоящи и недостаточно эффективны. Один из таких методов заключается во внесении в пахотный слой навоза крупного рогатого скота и/или сидератов для обеспечения пористости почвы, которая, как правило, стимулирует инфильтрацию воды в почву. В жарких климатических условиях, обычно в орошаемых засушливых районах, эти органические добавки быстро разлагаются, при этом они перестают оказывать свое действие на физические свойства почвы. Другой способ заключается в использовании гипса, серной кислоты и элементарной серы, способствующих удалению натрия. Этот метод требует больших количеств материалов (обычно, тонны/акр), значительных человеческих ресурсов и топлива, а в результате он обеспечивает только временный эффект. Еще один метод, который использовали ранее при орошении, заключается в механической обработке почвы, включая чизелевание, глубокую и отвальную вспашку, которые обеспечивают лучшее прохождение воды внутрь или через профиль почвы.

Этот способ обеспечивает относительно кратковременное действие, поскольку вспаханные почвенные слои после орошения имеют тенденцию к оседанию и уплотнению, требуя ежегодной повторной обработки пахотного слоя.

Таким образом, желательно использовать способ обессоливания и мелиорации орошаемой почвы, который характеризуется относительной дешевизной, простотой осуществления и эффективностью в удалении солей и/или щелочей для повышения урожайности.

Сущность изобретения заключается в том, что для повышения урожайности сельскохозяйственных культур за счет улучшения прорастания семян и выживаемости проростков, почву, в которой при водном орошении образуются соли и щелочные компоненты, обрабатывают анионоактивными соединениями на основе низкомолекулярных синтетических полимеров.

Предлагаемые соединения вводят в почву множеством различных способов. Их можно вводить непосредственно в почву, находящуюся в сухом или полусухом состоянии, кондиционирование которой происходит после орошения водой. В предлагаемом способе присутствие воды обязательно. Вода обеспечивает связывание предлагаемых соединений с солью или уносит ее от прорастающих семян и/или корневой системы растений. Предлагаемые соединения можно вводить с водой, то есть при водном орошении, при этом она поступает непосредственно к прорастающим семенам или в корневую систему растений. Предлагаемые соединения также можно наносить на семена растений, в результате чего после появления всходов и орошения водой эти соединения очищают почву, окружающую всходы.

Кроме того, нанесение предлагаемых соединений на семена может быть выполнено как покрытие с высвобождением их через соответствующее время, обеспечивая тем самым улучшение почвы. Предлагаемые соединения можно получать в виде соединений с временным их высвобождением, так что каждый раз после орошения водой почвы они оказывают положительное действие на почвенную структуру.

Почвы обрабатывают фосфорными кислотами и их нейтральными солями, и анионоактивными соединениями, которые имеют предельные свойства, выбранными из анионоактивных соединений и их солей формулы
H

В изобретении установлено, что некоторые анионоактивные соединения или их практически нейтральные, растворимые в воде соли, вносимые в почву в дозах с минутным их расходом, эффективно снижают вредное воздействие солей и/или щелочей, накапливаемых в почве из оросительной воды. Исходя из этого почва, в которой такие соли и/или щелочи достигли концентрации, когда на ее поверхности появляются беловатые налеты и недопустимо замедлен рост сельскохозяйственных культур, при внесении в нее предлагаемых соединений восстанавливает свое плодородие.

В предлагаемом способе могут быть использованы следующие конкретные соединения, а также приемлемые соли указанных соединений:
полиакриловая кислота;
полиметакриловая кислота;
поли (4-винилбензойная кислота);
поли(н-винилсукцинамидная кислота);
поли(этиленсульфоновая кислота) поли(этиленсульфокислота);
поли-(4-винилфенилсульфоновая кислота);
поли-(4-винилфенилсульфокислота);
поли-(2-метакрилоилоксиэтан-1-сульф- оновая кислота);
поли-(3-метакрилоилоксипропан-1-су-льфоновая кислота);
поли-3-(винилокси)пропан-1-сульфоно- вая кислота;
поли-(4-винилфенол);
поли(этиленфосфоновая кислота);
сополимер акриловой и метакриловой кислот;
сополимер акриловой кислоты и метилакрилата;
сополимер акриловой кислоты и этилакрилата;
сополимер акриловой и малеиновой кислот;
сополимер акриловой кислоты и 4-винилфенола;
сополимер акриловой и 4-винилбензойной кислот;
сополимер акриловой и н-винилсукцинамидной кислот;
сополимер акриловой и этиленсульфоновой кислот;
сополимер акриловой и этиленсульфокислот;
сополимер акриловой и 4-винилфенилсульфоновой кислот;
сополимер акриловой и 4-винилфенилсульфокислот;
сополимер акриловой кислоты и 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты;
сополимер акриловой и 3-(винилокси) пропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер акриловой и 3-(винилокси) пропан-1-сульфокислот.

сополимер акриловой кислот и винилового спирта;
сополимер акриловой и этиленфосфоновой кислот;
сополимер акриловой кислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер акриловой кислоты и этилена;
сополимер акриловой кислоты и пропилена;
сополимер акриловой кислоты и изобутилена;
сополимер акриловой кислоты и стирола;
сополимер акриловой кислоты и винилпирролидона;
сополимер метакриловой кислоты и метилакрилата;
сополимер метакриловой кислоты и этилакрилата;
сополимер метакриловой и малеиновой кислот;
сополимер метакриловой и 4-винилбензойной кислот;
сополимер метакриловой и н-винилсукцинамидной кислот;
сополимер метакриловой кислоты и этиленсульфоновой кислоты;
сополимер метакриловой кислоты и этиленсульфокислоты,
сополимер метакриловой и 4-винилфенилсульфоновой кислоты;
сополимер метакриловой и 4-винилфенилсульфокислот;
сополимер метакриловой и 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислот;
сополимер метакриловой и 3-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислот;
сополимер метакриловой и 3-(винилокси) пропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер метакриловой кислоты и винилового спирта;
сополимер метакриловой кислоты и 4-винилфенола;
сополимер метакриловой и этиленфосфоновой кислот;
сополимер метакриловой кислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер метакриловой кислоты и этилена;
сополимер метакриловой кислоты и пропилена;
сополимер метакриловой кислоты и изобутилена;
сополимер метакриловой кислоты и стирола;
сополимер метакриловой кислоты и винилпирролидона;
сополимер малеиновой кислоты и метилакрилата;
сополимер малеиновой кислоты и этилакрилата;
сополимер малеиновой и 4-винилбензойной кислот;
сополимер малеиновой и н-винилсукцинамидной кислот;
сополимер малеиновой и этиленсульфоновой кислот;
сополимер малеиновой кислоты и этиленсульфокислоты;
сополимер малеиновой и 4-винилфенилсульфоновой кислот;
сополимер малеиновой кислоты и 4-винилфенилсульфокислоты;
сополимер малеиновой и 2-метакрило-илоксиэтан-1-сульфокислот;
сополимер малеиновой кислоты и метакрилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер малеиновой и 3-(винилокси) пропан-1-сульфоновой кислоты;
сополимер малеиновой кислоты и винилового спирта;
сополимер малеиновой кислоты и 4-винилфенола;
сополимер малеиновой и этиленфосфоновой кислот;
сополимер малеиновой кислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер малеиновой кислоты и этилена;
сополимер малеиновой кислоты и пропилена;
сополимер малеиновой кислоты и изобутилена;
сополимер малеиновой кислоты и стирола;
сополимер малеиновой кислоты и винилпирролидона;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и метакриловой кислоты;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и метилакрилата;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и этилакрилата;
сополимер 4-винилбензойной и н-винилсукцинамидной кислот;
сополимер 4-винилбензойной и этиленсульфоновой кислот;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и этиленсульфокислоты;
сополимер 4-винилбензойной и 4-винилфенилсульфоновой кислоты;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и 4-винилфенилсульфокислоты;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и 2 -метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты;
сополимер 4-винилбензойной и 3-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 4-винилбензойной и 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и винилового спирта;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и 4-винилфенола;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и этиленфосфиновой кислоты;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и этилена;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и пропилена;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и изобутилена;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и стирола;
сополимер 4-винилбензойной кислоты и винилпирролидона;
сополимер винилсульфоновой и н-винилсукцинамидной кислот;
сополимер винилсульфоновой кислоты и винилсульфокислоты;
сополимер винилсульфоновой и 4-винилфенилсульфоновой кислот;
сополимер винилсульфоновой кислоты и 4-винилфенилсульфокислоты;
сополимер винилсульфоновой кислоты и 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты;
сополимер винилсульфоновой и 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер винилсульфоновой и 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер винилсульфоновой кислоты и винилового спирта;
сополимер винилсульфоновой кислоты и 4-винилфенола;
сополимер винилсульфоновой и этиленфосфоновой кислот;
сополимер винилсульфоновой кислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер винилсульфоновой кислоты и этилена;
сополимер винилсульфоновой кислоты и пропилена;
сополимер винилсульфоновой кислоты и изобутилена;
сополимер винилсульфоновой кислоты и стирола;
сополимер винилсульфоновой кислоты и винилпирролидона;
сополимер винилсульфокислоты и н-сукцинамидной кислоты;
сополимер винилсульфокислоты и 4-винилфенилсульфоновой кислоты;
сополимер винилсульфокислоты и 4-винилфенилсульфокислоты.

сополимер винилсульфокислоты и 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты;
сополимер винилсульфокислоты и 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой кислоты;
сополимер винилсульфокислоты и 3-(винилокси)пропан-1-сульфоновой кислоты;
сополимер винилсульфокислоты и винилового спирта;
сополимер винилсульфокислоты и 4-винилфенола;
сополимер винилсульфокислоты и этиленфосфоновой кислоты;
сополимер винилсульфокислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер винилсульфокислоты и этилена;
сополимер винилсульфокислоты и пропилена;
сополимер винилсульфокислоты и изобутилена;
сополимер винилсульфоновой кислоты и стирола;
сополимер винилсульфокислоты и винилпирролидона;
сополимер винилфенилсульфоновой и н-винилсукцинамидной кислот;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой кислоты и 4-винилфенилсульфокислоты;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой и 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой и 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой и 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой и 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой и 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой кислоты и винилового спирта;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой кислоты и 4-винилфенола;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой и этиленфосфоновой кислот;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой кислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой кислоты и этилена;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой кислоты и пропилена;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой кислоты и изобутилена;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой кислоты и стирола;
сополимер 4-винилсульфоновой кислоты и винилпирролидона;
сополимер 4-винилфенилсульфоновой и н-винилсукцинамидной кислот;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и 3-метакрилоилокси-пропан-1-сульфоновой кислоты;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислоты;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и винилового спирта;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и 4-винилфенола.

сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и этиленфосфоновой кислоты;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и этилена;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и пропилена;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и изобутилена;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и стирола;
сополимер 4-винилфенилсульфокислоты и винилпирролидона;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой и н-винилсукцинамидной кислоты;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой и 3-метакролоилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой и 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты и винилового спирта;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты и 4-винилфенола;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой и этиленфосфоновой кислот;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты и простых виниловых спиртов;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты и этилена;
cополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты и пропилена;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты и бутилена;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты и изобутилена;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты и стирола;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой кислоты и винилпирролидона;
сополимер 3-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой и н-винилсукцинамидной кислот;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой и н-винилсукцинамидной кислот;
сополимер 2-метакрилоилоксиэтан-1-сульфоновой и 3-винилокси-пропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой и 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислот;
сополимер 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и винилового спирта;
сополимер 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и 4-винилфенола;
сополимер 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой и этиленфосфоновой кислот;
сополимер 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и этилена;
сополимер 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и пропилена;
сополимер 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и стирола;
сополимер 3-метакрилоилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и винилпирролидона;
сополимер 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и винилсукцинамидной кислоты;
сополимер 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и винилового спирта;
сополимер 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и 4-винилфенола;
сополимер 3-винилоксипропан-1-сульфоновой и этиленфосфоновой кислот;
сополимер 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и этилена;
сополимер 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и пропилена;
сополимер 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и изобутилена;
сополимер 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и стирола;
сополимер 3-винилоксипропан-1-сульфоновой кислоты и винилпирролидона;
сополимер винилового спирта и н-винилсукцинамидной кислоты;
сополимер винилового спирта и 4-винилфенола;
сополимер винилового спирта и этиленфосфоновой кислоты;
сополимер 4-винилфеноли н-винилсукцинамидной кислоты;
сополимер 4-винилфенола и этиленфосфоновой кислоты;
сополимер 4-винилфенола и простых виниловых спиртов;
сополимер 4-винилфенола и винилпирролидона;
сополимер этиленфосфоновой кислоты и винилсукцинамидной кислоты;
сополимер этиленфосфоновой кислоты и простых виниловых эфиров;
сополимер этиленфосфоновой кислоты и этилена;
сополимер этиленфосфоновой кислоты и пропилена;
сополимер этиленфосфоновой кислоты и изобутилена;
сополимер этиленфосфоновой кислоты и стирола;
сополимер этиленфосфоновой кислоты и винилпирролидона,
1-оксиэтилиден 1-дифосфоновая кислота;
нитрилотриометилен трифосфоновой кислоты;
этилен бис-(нитрилодиметилен) тетрафосфоновой кислоты;
диэтилтриамин пента (метиленфосфоновой кислоты),
этаноламин 11, 11-ди(метиленфосфоновой кислоты);
гексаэтилендиамин тетра(метиленфосфоновой кислоты).

В предпочтительном варианте соединение (я) наносят в растворе оросительной воды для равномерного его распределения по глубине в почве. В альтернативном варианте соединение (я) наносят непосредственно на землю путем его разбрызгивания, впрыскивания под давлением, распыления. Соединение можно подавать прямо на всходы, к корневой системе через дождевальные установки со стоком воды в почву. Соединение можно вносить вместе с семенами, использовать нанесение покрытий на семена, причем получать их с высвобождением используемого соединения по времени. Кроме того, предлагаемые соединения могут быть выполнены с покрытием, разрушающимся в зависимости от времени, в результате чего создаваемый ими эффект можно использовать для обработки почвы в течение заранее установленного периода времени.

Расход предлагаемых активных веществ (а), требуемых на единицу площади, будет зависеть от степени накопления в почве солей и/или щелочей, тем не менее это количество не находится в соотношении между стехиометрией и концентрацией солей и/или щелочей в почве. Нельзя привести никаких точных цифр, поскольку характер (состояние) почвы также влияет на требуемое количество активного соединения(ий), однако при умеренной засоленности и/или ощелачиваемости почвы, положительный эффект получают при нанесении его в интервале от 0,0045 до 6,08 кг на акр (0,4 га) в течение 4-48 ч, в то время как при сильной засоленности и/или ощелачиваемости почвы необходимо от 0, 45 до 11,34 кг соединения н а кар при внесении его в течение 12-96 ч. В предпочтительном варианте соединение (я) наносят с использованием множества проводимых с интервалами обработок для улучшения почвы в глубину, при этом обработку можно продолжать в исключительных случаях до полного насыщения почвы. К анионоактивным соединениям с предельной активностью, которые пригодны для использования в предлагаемом способе обработки почвы, относятся низкомолекулярные синтетические смешивающиеся с водой полимеры, сульфокислоты, органические фосфорные кислоты и практически нейтральные их соли. Предельная активность относится к достехиометрическим химическим процессам, где диспергируемость и стабилизация карбоната кальция являются важными факторами. Как известно (Leonard Deubi. Влияние фосфорсодержащих органических соединений и полимеров на кристаллическую структуру СаСО₃. Journal of the Cooling Fower Jnstitute, том 3, N 1, с. 17, и далее, изд. Winter 1982), при стабилизации карбоната кальция происходит увеличение среднего размера частиц и изменение макрокристаллической структуры карбоната кальция, а диспергируемость вызывает эффекты поверхностных зарядов.

К анионоактивным полимерным материалам, используемым в предлагаемом способе, относятся полимеры, сополимеры, сульфированные полимеры и сополимеры акриловой и метакриловой кислот.

К фосфорорганическим соединениям, используемым в предлагаемом способе, относятся фосфоновые кислоты, такие как оксиэтилидендифосфоновая кислота, аминотриметиленфосфоновая кислота и нитрилтриметилтрифосфоновая кислота, фосфиновые кислоты, такие как фосфинкарбоновая кислота, и практически нейтральные соли этих кислот.

Указанные анионоактивные полимеры, фосфорорганические кислоты и/или их водорастворимые нейтральные соли можно использовать как в чистом виде, так и в комбинации из двух или нескольких соединений.

Высокомолекулярные полиметакрилаты используют в качестве ионообменных удобрений. Полиметакрилат представлен в форме твердых частиц, с которыми связываются различные компоненты удобрения. Указанные ионообменные удобрения используют в почвах, подвергаемых воздействию вод с низким содержанием в них солей, например, в гидропонике. Изобретение предназначено для использования низкомолекулярных жидких полиметакрилатов в почвах, орошаемых водами с высоким содержанием в них солей, и не предполагает использование его в качестве средства (способа) введения удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур.

Специалисту в данной области ясно, что внесение в почву различных видов фосфорорганических соединений имеет общее с введением микродобавок, таких как железо, магний и других основных металлов. Изобретение предлагает использование указанных соединений для снижения вредного влияния солей и/или щелочей и для повышения водопоглощающей способности сельскохозяйственных культур.

Известен способ получения некоторых групп фосфорорганических соединений, которые предлагают использовать для предупреждения отложения минеральных веществ в технологическом оборудовании при производстве жидких удобрений. Изобретение не имеет своей целью способ получения этих соединений или их применение в процессе производства жидких удобрений.

Изобретение предлагает новое применение или способ использования известных соединений для достижения нового эффекта. Как подробно указывалось выше, эти соединения повышают растворимость солей натрия, калия, кальция и магния путем диспергирования находящихся в порах почвы указанных солей. В этих солях при диспергировании происходит значительное увеличение смачиваемой площади поверхности, что приводит к сдвигу равновесия от твердой фазы в сторону растворенной жидкой фазы. Автор считает, что диспергирование осажденных солей происходит, так как условие существования модели двойного слоя по Гельмгольцу для процесса дисперсии удовлетворяется благодаря высокой плотности отрицательных зарядов указанных соединений. Кроме того, по мере высыхания почвы происходит замедление осаждения растворенных в оросительной воде солей натрия, калия, кальция и магния. Это происходит из-за эффектов деформации кристаллической решетки. При результирующем эффекте обоих механизмов (диспергируемости и искажении кристаллической решетки) в засоленных карбонатами почвах происходит выделение из пор почвы осажденных в них солей кальция. Суммарное влияние обоих механизмов (диспергируемости и искажения кристаллической решетки) в натриевых щелочных почвах состоит в том, что обеспечивается избыток кальция и магния с вытеснением натрия с коллоидальной глиняной поверхности, приводя к достехиометрически индуцированному катионному обмену, способствующему удалению натрия из почвы. Под действием указанных соединений происходит глубокое проникновение минеральных солей в почву или их вынос через гончарную дрену, приводя к улучшению дренажа и интенсивности просачивания, снижению содержания солей и/или щелочей в почве, улучшению способности сельскохозяйственных культур абсорбировать воду и повышению полевой всхожести и выхода урожая.

Следует иметь в виду, что предлагаемый механизм приведен только как возможная помощь для понимания сущности изобретения и что патентоспособность базируется на новизне и полезности заявленного способа, а не на правильности предлагаемого механизма.

Для лучшего понимания сущности изобретения приведены примеры, однако изобретение не ограничивается конкретными методиками, условиями или материалами, раскрытыми в этих примерах. В каждом эксперименте отмечались увеличение процента всхожести семян, а также повышение скорости прорастания, то есть семена прорастали быстрее и более обильно. Кроме того, отмечено улучшение просачивания влаги в почву, которое подтверждается значительным повышением минерализации воды, проходящей через дренажную трубу. Более того, отмечалось отсутствие на поверхности почвы затвердевшего слоя соли. В каждом примере приведены данные других опытных обработок почвы, проводимых на арендуемых сельскохозяйственных землях Imperial valley, в Imperial County, штата Калифорния.

П р и м е р 1. В качестве опытной делянки было выбрано поле, выращивающее на продажу люцерну в Imperial Counta, CA, которое было заново засеяно семенами люцерны при расходе их 18,144 кг на акр. В поле входило несколько краевых орошаемых полос. Для испытаний использовали 4 из указанных полос: два контрольных участка и два участка, обработанных низкомолекулярным анионоактивным сополимером на основе малеиновой кислоты (Belcline 283, имеющийся в продаже продукт, производимый фирмой Ciba-Geigy Corp. Ardsley N.J.).

Из записки по почвенным исследованиям службы охраны почв Министерства сельского хозяйства США видно, что разновидность почв по гранулометрическому составу на указанных участках характерна большинству орошаемых хозяйств в пустынных юго-западных районах США. Указанная разновидность почвы представляет собой пылевато-иловатый средний суглинок, со средней степенью засоленности и ощелачивания и со слабой проницаемостью почвы.

На обработанные участки наносили 1,36 кг на акр раствора указанного сополимера (50% активного компонента и 50% воды) с поливом в момент прорастания семян и двумя последующими поливами. После сбора урожая (жатвы и укладывания в снопы) проводили обработку почвы, уменьшив дозу до 1,14 кг на акр при каждом орошении. При каждой из обработок в оросительную воду добавляли рассаливатель почвы через капельный сифон с постоянным напором воды с продолжительностью полива, который нужен для двух обработанных участков.

Поле с засеянной люцерной подращивали с созданием густого покрова в течение зимы, начиная сбор урожая в начале мая, а затем ежемесячно на протяжении всего лета. Падение урожайности отмечено в осенне-зимний период. Средняя температура этой аридной зоны доходила до 40,6^оС с мая до начала октября.

По сравнению с контрольными участками отмечено повышение урожайности люцерны в среднем на 27%
П р и м е р 2. По аналогичной методике, описанной в примере 1, одновременно обрабатывали другое поле рассаливающим агентом, как описано в примере 1, используя низкомолекулярную гомополимерную соль полиакрилата натрия (Р-70, имеющийся в продаже продукт фирмы American Cyanamide of Wayne N.J.).

Полученные результаты аналогичны данным в примере 1. По сравнению с контрольными делянками урожайность люцерны на обработанных участках была выше в среднем на 22%
П р и м е р 3. В соответствии с методикой примера 1, и в то же самое время обрабатывали еще одну делянку фосфоновой кислотой, 1-оксиэтилиден-1-дифосфоновой кислотой в качестве рассаливателя почвы (имеющийся в продаже продукт фирмы BRY Industries, Wheeling, IL, Tecquest 360). Аналогично примерам 1 и 2 урожайность по сравнению с контрольными участками на обработанных участках была выше в среднем на 12% и выше.

П р и м е р 4. С поверхностного почвенного слоя на участке Imperial County СА производят забор буровых образцов почвы. Буровые образцы получают под действием экскаватора типа обратная лопата путем вдавливания в почву на глубину 30,48 см труб из стекловолокна диаметром 20,32 см и длиной 50,80 см. Три контрольных и три обработанных образца закрепляют так, что при их орошении промывные воды, собираемые для анализа, стекают сверху этих кернов. Контрольные буровые образцы почвы орошали 843 мл (эквивалентно 1,0 акр/дюйм) воды, взятой из реки Колорадо (700 частей/млн. TDS). Обработанные образцы орошали таким же количеством воды из реки Колорадо с растворенным в ней сополимером малеиновой кислоты, раскрываемого в примере 1, эквивалентно 1,36 кг на акр.

Каждый из испытуемых образцов орошают в течение 7-10 дней как указано, после чего собирали фильтраты для анализа. Эксперимент завершили на 120 день. Полученные данные свидетельствовали об увеличении скорости выделения натрия при каждом орошении образца и о том, что суммарное выделение натрия обработанных образцов было на 40% выше, чем у контрольных.

П р и м е р 5. В соответствии с методикой, описанной в примере 4, проводили другой эксперимент с неразрушенным почвенным керном, используя в качестве рассаливающего почву агента полиакрилат натрия. Полученные результаты также показывают, что происходит увеличение скорости выделения натрия при каждом орошении и что суммарное выделение натрия из обработанных образцов на 31% выше по сравнению с контрольными.

П р и м е р 6. В соответствии с методикой, описанной в примере 4, проводили еще один эксперимент на неразрушенном почвенном керне, при использовании фосфоновой кислоты, 1-оксиэтилиден-1-дифосфоновой кислоты, в качестве обессоливающшего агента. Были получены аналогичные результаты, кроме того, что суммарное удаление натрия из обработанных кернов на 18% выше по сравнению с контрольными.

П р и м е р 7. Для демонстрации лучшей всхожести семян и роста всходов на ранней стадии их развития, которые чувствительны к действию солей, был проведен следующий эксперимент. По 300 г солонцевато-солончаковой почвы, взятой с каждого участка, как описано в примере 1, помещали в два контейнера из пеностирола, один в качестве контрольного, а другой для обработанных семян. В днище контейнера были выполнены шесть одинаковых отверстий для дренажа. В каждый контейнер посадили 20 семян латук-салата на глубину 0,6 см. Почву в контрольном контейнере полили 150 мл воды, взятой из реки Колорадо. Обработанную почву полили 150 мл воды с растворенным в ней сополимером на основе малеиновой кислоты, 100 ч/млн. Содержимое контейнеров затем поливали каждый последующий день 150 мл воды для контрольных растений и 150 мл воды с растворенными в ней 100 ч/млн рассаливающего почву агента для обработанных семян. Эксперимент завершили через 20 дней. Через 20 дней обнаружили, что проросло 80% контрольных семян с 40% степенью выживания и 85% обработанных семян с 75% степенью выживания.

П р и м е р 8. Повторяют эксперимент, описанный в примере 7, используя в качестве рассаливающего почву агента полиакрилат натрия. Получены аналогичные результаты, как и в примере 7. Через 20 дней проросло 75% контрольных семян при 40% степени выживания и 90% обработанных семян при 80% степени выживания.

П р и м е р 9. Повторяют методику примера 7, используя в качестве рассаливающего почву агента фосфоновую кислоту, 1-оксиэтилидендифосфоновую кислоту. Полученные результаты показали 75% всхожесть контрольных семян при 45% степени выживаемости и 75% всхожесть обработанных семян при 60% степени выживаемости.

П р и м е р 10. Повторяют методику примера 7, используя в качестве рассаливающего почву агента поли-(4-винилбензойную кислоту). Полученные результаты показали 80% всхожесть контрольных семян при 50% степени их выживания и 80% всхожесть обработанных семян при 65% степени их выживания. Указанный рассаливающий почву агент, как оказалось, не проявляет требуемого распыливающего почву действия, как другие рассаливающие агенты.

П р и м е р 11. Участок яблонь 6,9 га (17 акров) обрабатывают соединением Белклен 283, изготовленным Циба-Гейги Корпорейшн оф Ардсли на основе сополимера малеиновой кислоты. Почва представляет собой пылеватый суглинок среднего механического состава. Степень солонцеватости составляет 19,2, указывая на опасность засоления. Оросительная вода поставляется из реки Колумбия и наносится на садовый участок посредством подвесных дождевателей. Обессоливащюее средство добавляют в воду при помощи нагнетательного насоса прямого действия дозой 1,12 кг/га (1,0 фунт на акр) для каждого 96-часового цикла орошения. Орошение осуществляют с двухнедельными промежутками в течение 14-поливов. Степень солонцеватости обработанного участка уменьшилась до 4,6, в то же время степень солонцеватости контрольного участка составила 21,5.

П р и м е р 12. Поле люцерны площадью 1 га (2,5 акр) обрабатывают акризолом, препаратом на основе акрилата, изготовленным Ром энд Хаас Компани. Почва представляет собой пылевато-иловатый суглинок тонкого механического состава. Степень солонцеватости составляет 28,0, что указывает на крайнюю опасность засоления. Оросительную воду поставляют из реки и наносят на поле посредством орошения напуском. Поле обрабатывают глубоким чизелем (тяжелым культиватором) и затем обваловывают с получением выщелачивающего бассейна. Затем бассейн затопляют водой в течение 4 ч на глубину шести дюймов (около 15 см). Вода содержит 25,0 фунтов (111,34 кг) на акр (0,405 га) агента рассоления почвы, добавляемого капельным сифоном с постоянным напором. Данную процедуру затопления повторяют через десять дней с такой же интенсивностью обработки. Через тридцать дней поле обрабатывают дисковым орудием и засевают люцерной. Семена прорастают путем орошения затоплением. Воду обрабатывают 10,0 фунтов (4,54 кг) на акр (0,405 га) агента рассоления почвы в течение 4 ч. Данную методику повторяют в течение следующих трех орошений. При орошениях после каждого сбора урожая агент рассоления наносят в количестве 5,0 фунта (2,27л кг) на акр в течение 4 ч. Урожайность повышается на 11% а степень солонцеватости уменьшается до 11, 5.

П р и м е р 13. Семена латука сорта Empire покрывают с использованием традиционных методик соединением Гудрит К-732, коммерчески доступным полимером на основе акрилата. Используют две степени обработки: 5,0 мг агента рассоления на семя и 10,0 мг агента рассоления на семя.

Семена сажают с использованием прецизионной сеялки на стандартных двойных грядках линии высева. Почвы представляют собой опесчаненный суглинок тонкого механического состава. Анализ почвы показывает от незначительной до умеренной опасности засоления, что делает эти почвы маргинальными для выращивания латука, растения, которое является очень чувствительным к соли. Затем семена проращивают с использованием дождевателей. Через три недели семена с дозировкой соединения 10,0 мг заметно более энергично развиваются, нежели контрольные семена. Растения имеют диаметр от 6,35 до 7,62 см по сравнению с диаметром от 3,8 до 5,08 см для контрольных растений. Дозировка 5,0 мг на семя только незначительно превосходит контрольную с диаметром растения от 5,08 до 6,35 см. Дозировка 5,0 мг, как ожидают, повышает время сбора урожая.

Реферат

Использование: в экологии земли, в частности в способах снижения вредных воздействий от щелочных отложений в почвах. Сущность изобретения: способ предусматривает внесение в почву 0,66 165,5 кг/га анионоактивных соединений общей ф-лы: H-[-CR¹R³-CR²R⁴-]_n-[-CR⁵R⁷-CR⁶R⁸-]_m-H, где R¹ OH, C(O)OH, C₆H₄-C(O)OH, R′ C(O)OH, C(O)OR⁹, OP(OH)₂, C₆H₅; R² H или C(O)OH; R⁵ H, C(O)OH, C₆H₄-C(O)OH, C(O)OR⁹, OP(OH)₂, C₆H₅, OR¹⁰ или OH; R⁶ H или C(O)OH; R⁹ и R¹⁰ алкил C₁-C₄; R³, R⁴, R⁷ и R⁸ независимы H или алкил C₁-C₄, причем, когда один из R¹ или R² C(O)OH, C₆H₄-C(O)OH или их соль, тогда другой H или алкил C₁-C₄, и когда R⁵ или R⁶ C(O)OH, C₆H₄-C(O)OH или их соль, тогда другой H или алкил C₁-C₄; n 3 100; m 3 100. 2 з.п. ф-лы.

Формула

1. СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВРЕДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ЩЕЛОЧИ ИЛИ ЩЕЛОЧНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ В ПОЧВАХ путем внесения полимерного препарата, отличающийся тем, что, с целью повышения урожайности сельскохозяйственных культур за счет улучшения прорастания семян и выживаемости проростков, в качестве полимерного препарата используют анионоактивные соединения, имеющие мол.м. 300 5000 общей формулы

где R¹ гидроксил, СООН, С₆Н₄СООН, СООR⁹, ОР(ОН)₂ или фенил;
R² водород или СООН;
R⁵ водород, СООН, С₆Н₄СООН, СООR⁹, ОР(ОН)₂, фенил, ОR¹⁰ или гидроксил;
R⁶ водород или СООН;
R⁹ и R¹⁰ С₁С₄-алкил,
R³, R⁴, R⁷, R⁸ независимо водород или С₁С₄-алкил, причем когда один из R¹ или R² СООН, С₆Н₄СООН или их соль, тогда другой - водород или С₁ С₄-алкил, и когда один из R⁵ или R₆ СООН, С₆Н₄СООН или их соль, тогда другой водород или С₁ -С₄ -алкил;n= 3 -100; m= 3-100, при условии, что данные соединения не включают анионные полималеиновые ангидриды, причем вносят их в почву в количестве 0,66 165,50 кг/га.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что анионоактивные полимеры вносят в почву с оросительной водой в течение 4 96 ч.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что анионоактивные полимеры вносят в почву с семенами в виде их покрытия.