СПОСОБ ВНЕСЕНИЯ РАСТВОРОВ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ Российский патент 1999 года по МПК A01C21/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в растениеводстве защищенного грунта для подкормок растений растворами минеральных удобрения.

Известен способ внесения жидких органоминеральных удобрений [1], согласно которому производится повышение эффективности удобрений за счет повышения содержания компонентов питания растений в ионной форме. При этом в лунку, расположенную с одной стороны растения, вносят удобрения с pH₁ 4 - 6, а в лунку с другой стороны растения удобрения с pH₂ 8 - 12, при этом pH грунта должно удовлетворять условию pH₁<pH грунта<pH₂. Для изменения pH удобрения используют реагенты минерального питания такие как H₃PO₄, HNO₃, KOH, NH₄NO₃.

В результате такого внесения удобрений между зонами возникает электрическое поле, обеспечивающее направленный перенос зарядов ионов, что позволяет интенсифицировать подачу компонентов питания в зону корнеобитания растений.

К недостаткам известного способа относится:
- снижение продуктивности растений за счет возможного временного угнетения корневого питания растений, вызванного тем, что внесение с одной стороны растения в лунку сильно кислого удобрения с pH 4 - 6, а с другой стороны в лунку - щелочного удобрения с pH 8 - 12 может првиести к нарушению питания растений на некоторое время, т.к. происходит подкисление почвенного раствора с одной стороны растения и подщелачивание с другой стороны.

Подкисление почвенного раствора способствует поглощению анионов, а подщелачивание - катионов. В связи с этим на кислых почвах нарушается азотное и фосфорное питание растений, а щелочная реакция раствора вызывает нарушения в поглощении растениями калия, магния, микроэлементов, вызывая хлорозы и другие заболевания.

Так как ионы различных веществ имеют разную активность, а на транспорт и выравнивание концентраций в слое почвы требуется определенное время, то вызванное искусственное нарушение в поглощении корнями катионов и анионов может привести к нарушению обмена веществ и снижению продуктивности растений.

В защищенном грунте при малом объеме и большой плотности посадки растений с весьма разветвленной корневой системы, образование лунок для внесения удобрений вблизи растений (на расстоянии 15 см и на глубину 15 см) может привести к частичному повреждению корневой системы, что также может способствовать снижению продуктивности растений.

Кроме того, нарезание лунок при шпалерном выращивании растений в защищенном грунте - технологически трудно осуществимая операция.

Таким образом, в защищенном грунте предпочтительнее осуществлять подкормки растений по общепринятому способу путем внесения растворов удобрений с поливной водой.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является широко применяемый способ подготовки минеральных удобрений в защищенном грунте, включающий подготовку маточных растворов концентрацией в 100 раз выше необходимой для питания растений, которые доводятся до рабочего раствора путем разбавления их водопроводной водой в отношении 1:100, либо подготовку непосредственно рабочих растворов и подачу их к растениям.

Состав питательного раствора готовят заданной концентрации для каждой конкретно выращиваемой культуры, а в случае замены грунтов другими заменителями, например минеральной ватой или гидропонным способом выращивания, производится корректировка pH питательного раствора до оптимальной величины.

Для приготовления растворов используют, как правило маломинерализованную воду. Если вода, используемая для полива, слишком щелочная, в нее добавляют минеральные кислоты, либо растворяют в ней удобрения, имеющие кислую реакцию (гипс, квасцы). Корректировка pH раствора удобрений производится путем добавки к рабочему раствору соляной, азотной или артофосфорной кислот [3].

Недостаток этих способов регулирования pH воды и растворов заключается в необходимости внесения дополнительных компонентов, изменяющих химический состав растворов и требующих установки специального оборудования для их дозировки и подачи.

Для обеспечения высоких урожаев в защищенном грунте вносятся удобрения, превышающие в 2 - 4 раза дозы, вносимые в открытый грунт.

Внесение высоких доз удобрения с целью повышения плодородия почв может способствовать нарушению химических и биологических процессов засолению почв, изменить показатель pH почвенного раствора, что приводит в конечном итоге к снижению продуктивности растений.

Задачей создания изобретения является повышение усвоения питательных веществ растениями при снижении дозы на внесения и экономии химических компонентов при подготовке растворов.

Поставленная задача решается в предлагаемом изобретении тем, что в известном способе внесения растворов минеральных удобрений для физиологически кислых удобрений подготовку их маточных или рабочих растворов, корректировку по pH и разбавление производят биологически активной катодной водой (католитом) с pH 9 - 12, а для удобрений с нейтральной (pH 7,0) и щелочной реакцией (pH>7,0) осуществляет только корректировку pH биологически активной анодной водой (аналитом) с pH 3 - 4, или готовят растворы этих удобрений на смеси католита и анолита с доведением pH до оптимального значения для каждой выращиваемой культуры.

Использование в качестве разбавления и корректировки pH раствора минеральных удобрений биологически активированных вод, а именно: католита и анолита, способствует накоплению подвижных форм основных питательных веществ (фосфора и калия) в почве, а следовательно, повышает усвояемость растениями этих веществ и позволяет снизить количество вносимых доз этих удобрений под последующую культуру.

Кроме того, использование для корректировки pH биологических активированных вод исключают необходимость применения химических реактивов в виде кислот, а следовательно, и соответствующего оборудования для их дозировки и подачи.

Анализ отличительных признаков предлагаемого изобретения не позволяет выявить решения, имеющего признаки, совпадающие с заявляемыми, а именно: использование активированных вод для разбавления и корректировки pH растворов удобрений при внесении их в защищенном грунте, что позволяет сделать вывод о соответствии заявленного способа критерию изобретательского уровня.

На чертеже приведен график изменения pH воды и растворов удобрений от соотношения смеси католита и анолита.

В качестве контрольного опыта использовали растворы минеральных удобрений, приготовленных на водопроводной воде (ВВ) с pH 6,7 - 7,0.

В качестве биологически активной воды использовали полученную в результате электрохимического разложения в проточном электролизере мембранного типа воду с pH 3 - 4 (анолит) и с pH 9 - 12 (католит).

Изменение pH вод проводили иономером марки И120.2.

Пример 1. В качестве удобрения использовали раствор (вытяжку) двойного суперфосфара различной концентрации при разбавлении его для контрольного случая водопроводной водой с pH 6,7 - 7,0 а опытного - католитом с pH 9 - 12. Готовили рабочий раствор суперфосфата разной концентрации по общепринятой технологии приготовления. Определяли pH раствора каждой взятой в опыте концентрации (см. табл. 1 в конце описания).

Из табл. 1 следует, что раствор суперфосфата, приготовленный на водопроводной воде с pH 7,0, имеет слабокислую реакцию (pH 5,7) при концентрации 0,5 г/л, а при концентрациях 1 г/л и выше - среднекислую и кислую (pH<5,0) и, следовательно, неприменим для подкорки большинства сельскохозяйственных культур, выращиваемых на нейтральных и слабокислых почвах. Использовать можно только раствор с pH 5,7 концентрацией 0,5 для культур типа томатов, у которых pH_опт 5,5 - 6,5, выращиваемых на почвах с pH ≥6,0.

Повысить pH раствора суперфосфата можно путем разбавления водой в несколько раз. При этом, как видно из табл. 1, достигая pH оптимальной величины, например для томатов (pH 6,08 - 6,4), при концентрации 1 г/л, необходимо разбавить этот раствор водопроводной водой в 3 - 5 раз. В результате концентрации этого раствора уменьшается соответственно в 3 - 5 раз, что зачастую является недостаточным для подкормок. Получить раствор необходимой концентрации (например 1 г/л) с оптимальной величиной pH при разбавлении водопроводной водой (с pH 7,0) невозможно.

Повысить pH растворов суперфосфата можно путем приготовления его на католите. При этом появляется возможность применения растворов более высоких концентраций, а именно: до 1 г/л, а в некоторых случаях (для растений типа томатов) и до 2 г/л.

В случае применения рабочего раствора концентрацией 2 г/л и разбавление его католитом в 2 раза получаем раствор необходимой концентрации (1 г/л) и удовлетворительной для данной культуры pH (pH 5,97 - для томатов).

Кроме того, отмечен более полный переход воднорастворимой формы P₂O₅ из суперфосфата в водную вытяжку на катодной воде. Через 13 суток отстаивания раствора суперфосфата в вытяжку на католите перешло 42,50% P₂O₅, а на водопроводной воде - 40% P₂O₅.

Таким образом, из опыта следует, что применение католита для разбавления физиологически кислых удобрений позволяет получить растворы необходимой концентрации и pH для конкретной культуры с повышенным по сравнению с растворами на обычной воде содержанием водорастворимых, усвояемых растениями фосфорных соединений.

Пример 2. Для опытов использовали два физиологически нейтральных удобрения и их смеси, например аммиачная селитра (NH₄NO₃) и сульфат магния (MgSO₄) концентраицей по 1 г/л каждого вида, а также смесь кислого (суперфосфат) и нейтрального (аммиачная селитра) удобрений концентрацией по 0,5 г/л каждого вида.

Растворы удобрений готовили на водопроводной воде (контроль) с pH 6,8 на католите с pH 10,5 и на анолите с pH 3,25, а также на смеси католита с аналитом в разных соотношениях. Результаты опыта представлены в табл. 2. (см. в конце описания).

Если представить результаты опыта в виде графика изменения pH от процентного соотношения католита (КВ) и анолита (АВ) (на графике по оси абсцисс показаны две шкалы: процентное отношение в растворе КВ - от 0 до 100% и АВ - от 100% до 0), можно сделать выводы, что для получения раствора каждого вида удобрения (или смеси двух видов) с заданным значением pH, необходимо смешивать католит с анолитом в соответствующих пропорциях, например, представленных в табл. 3 (см. в конце описания).

Таким образом, анализ табл. 3 и графика 1 показал, что можно регулировать pH растворов любых удобрений, не используя дорогостоящие опасные в обращении химические компоненты в виде кислот, едких щелочей и пр.

Пример 3. Влияние подкормок удобрения, приготовленными на активированных водах, исследовали на культуре томатов и сельдерея, а влияние смеси 2-х вод (анолита и католита) - на выращивание пекинской капусты и томатов.

Растения выращивали на верховом торфе, предварительно раскисленном и заправленном смесью удобрений, содержащих азот, фосфор, калий (N, P, K) согласно принятой технологии подготовки питательных субстратов в защищенном грунте.

Субстрат из торфа в опыте и контроле на период посева семян имел выравненное значение pH.

Все опыты с сельдереем и томатами проводили на укороченной культуре: период выращивания сельдерея до сбора урожая составил 90 сут от времени посева или 48 сут со дня пикировки рассады. Рассадный период томатов составил 50 сут, период сбора урожая - 90 сут.

В качестве контроля брали вариант при поливе водопроводной водой и подкормкой растворами удобрений, приготовленными на водопроводной воде. Подкормка в опыте и контроле проводили один раз в 7 - 10 дней технологии выращивания конкретной культуры. При подкормках использовали удобрения, содержащие азот, фосфор, калий, магний.

Опытный вариант по каждой выращиваемой культуре поливали католитом, анолитом или смесью католита с анолитом с доведением pH смеси до 6.0. Соответственно растворы удобрений по каждому варианту готовили на этих водах.

В табл. 4 (см. в конце описания) показаны результаты опытов при поливе разными водами (католитом и анолитом), а в табл. 5 (см. в конце описания) - результаты опытов при поливе смешанными водами (КВ+АВ) с доведением pH до 6,0.

Из табл. 4 следует, что при выращивании сельдерея на слабокислом субстрате (pH 6,25) на его рост и развитие оказывают влияние поливы и подкормки активированными водами (католитом и анолитом). Прибавка урожая в варианте с католитом составила 17%, а в варианте с католитом составила 17%, а в варианте с анолитом - 28%. При этом при поливах католитом увеличивается и качество продукции: процент сухого вещества в листьях сельдерея составил 11,50%, что на 1,15% выше, чем у контрольных растений (10,44) и составляет прибавку 11% по отношению к контролю (ВВ).

Поливы и подкормки активированными водами культуры томатов показали, что на стадии роста и развития рассады стимуляторами являются и католит и анолит (отмечен прирост зеленой массы, забег в появлении бутонов на 1-й цветочной кисти). Однако при сборе урожая, вариант с поливами и подкормками анодной водой был соизмерим с контрольным вариантом (урожай на 3% ниже чем контроле), а в варианте с католитом получена прибавка урожая на 18,9%.

Поливы смесью католита и анолита дали в среднем прибавки в нарастании зеленой массы у рассады томатов до 160%, а также прибавку урожая в среднем у томатов на 32%, у пекинской капусты - на 29,5%.

Таким образом, использование биологически активированных вод для поливов и подготовки растворов удобрений способствует стимуляции роста и развития растений и повышению урожайности отдельных видов растений (сельдерея при поливах как католитом, так и анолитом, томатов - при поливах католитом), а использование смеси активированных вод (католита с анолитом) способствует повышению урожая и зеленых (пекинской капусты) и томатов.

Агрохимические анализы торфогрунтов при проведении опыта например с томатами, показали, что в варианте с католитом в течение вегетационного периода усиливается подвижность воднорастворимого фосфора (содержание P₂O₅ в опыте составило 45,1 мг на 100 г почвы, в контроле 27,7 мг/100 г, содержание K₂O в варианте с католитом - 124,8 мг/100 г почвы и в контроле - 83,3 мг/100 г почвы).

Таким образом, использование для приготовления растворов минеральных удобрений при подкормках растений в течение их вегетационного периода активированных электрохимическими методами двух вод (католита и анолита) позволяет повысить урожайность растений за счет откорректированных pH растворов и поливных вод, а следовательно, за счет повышения усвояемости растениями питательных веществ, а также способствует повышению плодородия почвы, за счет увеличения подвижных усвояемых форм питательных элементов (например, суперфосфата, калия) и приводит в конечном итоге к экономии минеральных удобрений.

Источники информации
1. Способ внесения жидких органо-минеральных удобрений. А.С. N 1454298 A1, кл. A 01 C 21/00, опубл. 30.01.89 бюл. N 4 (аналог).

2. Глунцов Н.М. Применение удобрений в тепличном хозяйстве. - М.: Московский рабочий, 1987, с. 99 - 100, 104 (прототип).

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в растениеводстве защищенного грунта. Способ предусматривает, что для физически кислых удобрений подготовку растворов минеральных удобрений и корректировку их рН производят путем разбавления биологически активной катодной водой (католитом) с рН 9-12, а для удобрений с нейтральной и щелочной реакцией осуществляют корректировку рН биологически активной анодной водой (анолитом) с рН 3-4 или путем разбавления смесью катодной и анодной вод с доведением рН смеси до оптимума для каждой конкретной укультуры. Предлагаемый способ позволяет повысить урожайность растений за счет повышения усвояемости питательных веществ, а также способствует повышению плодородия почвы за счет увеличения подвижных усвояемых форм питательных элементов. Это приводит в конечном итоге к экономии минеральных удобрений. 1 ил. 5 табл.

Способ внесения растворов минеральных удобрений, включающий подготовку растворов необходимой концентрации, корректировку их рН, подачу к корневой системе растений, отличающийся тем, что для физиологически кислых удобрений подготовку растворов и корректировку их рН производят путем разбавления биологически активной катодной водой (католитом) с рН 9 ^oC 12, а для удобрений с нейтральной и щелочной реакцией осуществляют корректировку рН биологически активной анодной водой (анолитом) с рН 3 ^oC 4 или путем разбавления смесью катодной и анодной вод с добавлением рН смеси до оптимума для каждой конкретной культуры.