СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОДКОРМКИ РАСТЕНИЙ Российский патент 1999 года по МПК C05F11/02 C05G1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам получения подкормок для овощных и цветочных культур, выращиваемых в защищенном и открытом грунтах.

Известен способ получения суспендированного минерального удобрения (авт. св. СССР N 1673578, C 05 D 9/02, 1991).

В жидкое комплексное удобрение марки 10-34-0 вводят воду и в качестве стабилизирующей добавки - тонкие фракции хвостов флотации переработки серных руд с содержанием твердой фазы 40-60%, затем карбамид и хлористый калий. Полученную смесь перемешивают. Стабилизирующую добавку вводят в количестве 1-3% по абсолютно сухому веществу от массы приготовляемой суспензии. За счет этого понижается вязкость суспензии.

Недостатком способа является то, что удобрение получается суспендированным, т.е. представляет собой пульпу, в которой присутствуют твердые частички компонентов, питательные элементы находятся в разных фазах. Удобрение является чисто минеральным и содержит только элементы питания растений, а введение хлористого калия вообще нежелательно, т. к. хлор отрицательно действует на произрастание растений, особенно для закрытого (защищенного) грунта. Наличие твердых частичек и хлора не позволяет рекомендовать удобрение для внекорневого (по листу) внесения подкормок.

Известен способ получения суспендированных минеральных удобрений (авт. cв. СССР, N 1708806, C 05 G 1/06, 1992). Способ заключается в том, что жидкие азот- и фосфорсодержащие удобрения смешивают со стабилизирующей добавкой в виде геля для снижения вязкости суспензии при сохранении текучести, а также с удобрительными солями с последующим перемешиванием смеси. Гель получают смешением гумата натрия, метасиликата калия, фосфорной кислоты и солей микроэлементов, взятых в объемных соотношениях 1:0,1:0,05:0,05 соответственно и вводимый в концентрации 4-7,7%. В качестве солей микроэлементов используют 30%-ые растворы сульфата кобальта, меди и цинка. Гумат натрия выделяют из органических материалов.

Недостатком способа также является то, что удобрение получается суспендированное, содержащее твердые частички компонентов. Для снижения вязкости в смесь вводят гель, содержащий наряду с другими компонентами и гумат натрия, выделенный из органического материала. Однако в данном случае гумат натрия, служит только ингибитором кристаллизации, уменьшая рост твердой фазы, а удобрение фактически остается в виде суспензии и чисто минеральным, не содержащим органику.

Вводимые в гель метасиликат калия и гумат натрия в таких небольших количествах "не работают" как элементы питания и стимуляторы. Наличие твердых частичек в удобрении также исключает использование его для внекорневых подкормок растений (по листу), тогда как выращивание растений, например, в защищенном грунте требует регулярного проведения внекорневых подкормок.

Известен способ получения суспендированных удобрений (патент США N 4069034, C 05 B 7/00, 1978).

Он заключается в том, что к базисному раствору жидких комплексных удобрений, содержащих азот и фосфор, добавляется гуминовая кислота в виде солей щелочных металлов или аммония, экстрагированных из различных материалов типа леонардита, лигнита. Производимые суспендированные комплексные удобрения иногда содержат и полный набор основных питательных компонентов - азота, фосфора, калия.

Соли щелочных металлов добавляются в количестве 0,05-3,0 мас.% в расчете на общее количество суспендированного (суспензионного) удобрения.

Недостатком такого удобрения является то, что оно суспендированное, т.е. представляет собой пульпу, в которой присутствуют твердые частички компонентов, питательные элементы находятся в разных фазах и, как следствие этого, в разных формах. В частности, в форме, усваиваемой растениями, они находятся в разных количествах. Присутствие в растворе взвешенных частиц затрудняет и использование суспензионных удобрений из-за трудности дозирования и усложнения операций по их внесению в почву вследствие затруднения работы оборудования (забивание форсунок, насосов и т.д.). Как ингибиторы кристаллизации вносят гуматы щелочных металлов в количестве 0,05-3,0 мас.%. Однако они, снижая процесс кристаллизации растворов, лишь несколько уменьшают рост фазы, а удобрение остается в виде суспензии. Это особенно относится к полному комплексному удобрению, содержащему все элементы питания (азот, фосфор, калий). Оно получается при введении в азотно-фосфорное удобрение калийных удобрений: гидролитически кислых (KNO₃) или близких к нейтральным (KCl, K₂CO₃). В результате взаимодействия катиона К⁺ с анионами PO₄, PO₃, PO₂ образуются соли, вызывающие кристаллизацию раствора, и даже добавки ингибиторов кристаллизации в виде гуматов щелочных металлов, тем более в таких небольших количествах, не предотвращают кристаллизацию, а лишь несколько замедляют ее.

При добавлении гуматов в неполное удобрение, содержащее только два элемента питания - азот и фосфор, они действуют лучше как ингибиторы кристаллизации, однако т.к. удобрение неполное, то потребитель в этом случае должен вносить в почву калий дополнительно, что усложняет и удорожает работы по их внесению.

Вносимые в данном случае гуматы обладают удобрительными свойствами в минимальной от возможного степени, т.к. выделяются они стандартными методами 0,1н. NaOH и в раствор при этом попадает такой элемент, как натрий, присутствие которого в среде произрастания растений нежелательно. При таком методе также наряду с фракциями гуминовой кислоты, обладающими физиологической активностью, выделяются и другие высокомолекулярные вещества (воска, смолистые), которые наоборот являются ингибиторами роста растений.

Известен способ получения подкормки растений (патент РФ N 1323555, C 05 F 11/02, C 05 G 5/00, 1987, прототип).

Способ заключается в том, что в базисный раствор жидких комплексных удобрений (ЖКУ), содержащий азот и фосфор, добавляют органическую составляющую в виде гуминовой кислоты торфа. В качестве этой составляющей используют фракцию, выделенную 1,0-2,5%-ным водным раствором едкого калия, в количестве 0,4-0,8% от массы подкормки. Таким образом получают жидкое комплексное удобрение (подкормку), содержащее азот, фосфор, калий и физиологически активные добавки, стимулирующие рост растений. Определенные условия обработки торфа раствором едкого калия позволили выделить ту фракцию гуматов калия, в которой содержится наибольшее количество активных веществ. И в тоже время гумат содержит то количество калия, которое должно соответствовать ему, как элементу питания, в составе подкормки. Раствор подкормки не подвержен кристаллизации, т.к. не содержит компонентов, снижающих подвижность основных составляющих подкормки, кроме того, длительное время (не менее 2 лет) не меняет своих удобрительных свойств.

Недостатком такой подкормки при всей ее эффективности является то, что она имеет довольно высокое pH = 8,0-9,0, что ограничивает ее использование для некоторых почв, например солончаковых, щелочность которых и так высока (pH выше 7), но которые нуждаются в хороших эффективных удобрениях, особенно, если в них есть органические составляющие. При внесении такой подкормки в почвы с высокой величиной pH щелочность увеличивается, что губительно для роста растений и усвоение ими питательных веществ не происходит, а аммиак сразу улетучивается. Кроме того, подкормка имеет ограниченное содержание азота, не более 3,0-3,5%, из-за его десорбции в щелочной среде. В таких условиях азот в аммиачной форме находится в диссоциированном состоянии, быстро улетучивается и теряется. И, как следствие, в такой подкормке соотношение питательных веществ NPK (азот, фосфор, калий) составляет 1:3:2,5. Такое соотношение питательных элементов ограничивает границы возможных и нужных для различных культур величин NPK. Азот необходимо довносить в составе других удобрений, что снижает ценность жидкой подкормки.

Целью изобретения является повышение агрохимической ценности подкормки и расширение области ее применения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения подкормки растений на основе жидких комплексных удобрений, содержащих азот и фосфор, с последующим добавлением органической составляющей в виде фракции гуминовой кислоты торфа, выделенной 1,0-2,5%-ным водным раствором едкого калия, в количестве 0,4-0,8% от массы подкормки, дополнительно в подкормку вводят сперва аммиачную селитру, а затем азотную кислоту в количестве 30-33% и 24-26% соответственно по азоту от его общего содержания в подкормке.

Сущность способа получения подкормки растений заключается в следующем.

В базисный раствор жидких комплексных удобрений (ЖКУ), содержащий азот и фосфор, с составом NPK = 10:30:0, добавляют раствор фракций гуминовых кислот торфа, выделенных 1,0-2,5%-ным водным раствором едкого калия (гидроокиси калия) в количестве 0,4-0,8% от массы подкормки.

Базисный раствор получают в заводских условиях путем нейтрализации аммиаком полифосфорной кислоты. В качестве нейтрализующего агента используется безводный аммиак. Базисный раствор получают по общеизвестной схеме, принятой в России при производстве ЖКУ согласно ТУ-6-08-414-78.

Органическую составляющую в виде наиболее активной фракции гуминовой кислоты торфа получают следующим образом. Навеску торфа (верхового, переходного или низинного типов) обрабатывают 1,0-2,5%-ным водным раствором едкого калия при температуре 20^oC в течение 8-10 часов при гидромодуле 1:20. Раствор декантируется или центрифугируется. Отделенный раствор гумата калия соединяют с базисным, содержащим азот и фосфор, и получают раствор, содержащий азот, фосфор, калий и физиологически активную добавку, стимулирующую рост и развитие растений и являющуюся стабилизатором кристаллизации. Содержание в растворе NPK =1:3:2,5, pH = 8-9. Затем в раствор добавляют аммиачную селитру из расчета 30-33% по азоту от его общего содержания в подкормке, а потом азотную кислоту в количестве 24-26% также по азоту от его общего содержания в подкормке. Получают полное жидкое комплексное удобрение (подкормку) следующей характеристики: соотношение питательных элементов NPK = 1:1,3:1,2, N присутствует в двух формах N-NH₄ (аммиачной) и N-NH₃ (нитратной), P - в пересчете на P₂O₅, K - в пересчете на K₂O, pH 6,9-7,0 (нейтральная среда), содержание физиологически активной фракции гуминовой кислоты торфа в виде гумата калия 6,0-6,8 г/л, что составляет 0,6-0,68% от массы подкормки, запах аммиака отсутствует.

Подкормка окрашена, но прозрачна, хорошо растворяется в воде, раствор не кристаллизуется, содержит полный набор минеральных питательных элементов и природный стимулятор роста растений. Подкормка не менее 5 лет не меняет своих удобрительных свойств. Упаковка готового продукта не требует повышенной герметичности.

Благодаря введению дополнительно двух азотных реагентов в определенных количествах pH подкормки снижается и становится равным 6,9-7,0, т.е. среда подкормки является нейтральной, что дает возможность расширить область ее использования. Такая подкормка может использоваться на почвах различных типов, в том числе, например, на солончаковых, имеющих сильно щелочную реакцию среды. На почвах, например дерново-подзолистых, где известная подкормка была эффективна, предлагаемая подкормка показала более высокую эффективность.

Одновременно в подкормке повышается содержание азота, причем он представлен в двух формах - аммиачной и нитратной, которые обе нужны растениям, как восстановленная (аммиачная), так и окисленная (нитратная). Нитратная форма азота почвой не сорбируется и нитратный азот в почве находится в растворенном состоянии.

При наличии двух форм азота нитратного азота меньше, чем аммиачного, особенно при наличии в подкормке фосфора и калия. Таким образом, количество нитратного азота не превышает допустимой и нужной величины для растений и нитраты в растениях не накапливаются. Аммиачный азот в нейтральной среде находится в связанном состоянии, не десорбируется, потерь нет. Оптимальное количество азотных реагентов позволило увеличить содержание азота без снижения гуминовых веществ торфа.

Подкормка содержит наиболее активную фракцию гуминовых кислот торфа, обладающую физиологической активностью. Степень активизации удобрительных свойств торфа выражается в повышенном содержании подвижных фракций гуминовых веществ, которые в виде гуматов калия являются стимуляторами роста и развития растений. В тоже время гумат содержит то количество калия, которое должно соответствовать ему как элементу питания в составе подкормки.

Следовательно, при определенном увеличении содержания азота могла произойти коагуляция гуминовых кислот, что недопустимо. Но подбор именно оптимальных количеств азотных реагентов позволил не снизить количество гуминовых веществ и не допустить их коагуляции, т.е. выпадения в осадок и практически их инактивацию.

Увеличение азота в подкормке привело к изменению соотношения питательных элементов, которое становится более благоприятным для растений и равно NPK = 1: 1,3: 1,2. Такое соотношение NPK выровняло границы возможных и нужных вариантов величин питательных элементов для большинства культур. Теоретически самым благоприятным для растений и оптимальным соотношением NPK считается 1: 1: 1. K этому стремятся все разработчики новых технологий удобрений. Дополнительное внесение двух азотных реагентов в определенных количествах позволило приблизиться к этому соотношению.

Описанный способ поясняется примерами.

Пример 1. Подбор оптимально-промежуточного внесения аммиачной селитры.

1 кг низинного торфа с зольностью 4% заливается 20 л 2%-ного водного раствора едкого калия, настаивается в течение 8 часов при t=20^oC. Раствор декантируется или центрифугируется, 1 л фильтрата смешивается с 43 мл базисного раствора ЖКУ и в полученную смесь добавляется различное количество аммиачной селитры из расчета на 1 л смеси. Данные опытов приведены в табл. 1.

Из приведенных в табл. 1 данных видно, что введением дополнительно одного азотного реагента - аммиачной селитры - нельзя получить качественную подкормку растений. Показатель pH остается высоким при любых количествах аммиачной селитры, далее при дозах селитры, приводящих к значительному перевесу доли азота над фосфором и калием. При дозах селитры от 20 г/л и выше начинается опалесценция раствора, т.е. начинается процесс коагуляции гуминовых кислот-стимулятора роста растений, хотя соотношение NPK при дозах 20 и 30 г/л селитры и приближаются к оптимальному. Дело в том, что часть ранее водорастворимых гуматов переходит в малоподвижное состояние, их физиологическая активность снижается, а следовательно, и эффективность подкормки.

Из анализа данных табл. 1 на первом этапе подбора количества внесения аммиачной селитры следует считать оптимально-промежуточными величинами - 10-15 г/л, что составляет 40-43% по азоту от его общего содержания в подкормке. Раствор прозрачен, хотя и идет десорбция аммиака, есть тенденция выравнивания соотношения величин NPK, однако соотношение форм азота аммиачного и нитратного еще мало.

Пример 2. Подбор оптимально-промежуточного количества внесения азотной кислоты.

1 кг низинного торфа с зольностью 4% заливается 20 л 2%-ного водного раствора едкого калия, настаивается в течение 8 часов при t=20^oC. Раствор декантируется или центрифугируется, 1 л фильтрата смешивается с 43 мл базисного раствора ЖКУ и в полученную смесь добавляется различное количество азотной кислоты из расчета на 1 л смеси. Данные опытов приведены в табл. 2.

Из приведенных в табл. 2 данных видно, что введением дополнительно одного азотного реагента - азотной кислоты, также нельзя получить качественную подкормку растений.

Показатель pH остается высоким, лишь при дозах 35 мл/л азотной кислоты и выше величина pH немного снижается, но среда еще сильно щелочная. Нитратная форма азота превалирует над аммиачной, потери аммиака не исчезают, но, самое главное, раствор начинает опалесцировать, что свидетельствует о сильной коагуляции гуминовой кислоты - потере стимулятора роста растений. Хотя соотношение величин NPK и неплохое.

Из анализа данных табл. 2 на первом этапе подбора количества внесения азотной кислоты следует считать оптимально-промежуточными величинами 12-20 мл/л, что составляет 31,2-41,8% по азоту от его общего содержания в подкормке. Внесение этого количества азотной кислоты позволяет добиться неплохого соотношения форм азота - аммиачного и нитратного, но при этом общее количество азота еще недостаточно, фосфора и калия в 1,5-2,0 раза больше, чем азота. Но раствор прозрачный, хотя и идет десорбция аммиака так же, как и в известном решении, принятом за прототип.

Таким образом, анализ данных табл. 1 и 2 показывает, что для достижения получения подкормки для растений с повышенной агрохимической ценностью необходимо введение дополнительно двух азотных реагентов - аммиачной селитры и азотной кислоты.

Пример 3. Подбор оптимальных количеств внесения аммиачной селитры и азотной кислоты.

1 кг низинного торфа с зольностью 4% заливается 20 л 2%-ного водного раствора едкого калия, настаивается в течение 8 часов при t = 20^oC. Раствор декантируется или центрифугируется, 1 л фильтрата смешивается c 43 мл базисного раствора ЖКУ, в полученную смесь дополнительно вводится 10 г аммиачной селитры и 12 мл азотной кислоты из расчета на 1 л смеси. Состав полученной подкормки: NPK =1:1,4:1,23, соотношение аммиачного к нитратному азоту 1:0,57, pH подкормки 7,1 фракция подвижной гуминовой кислоты 6,5 г/л.

Подкормка окрашена, но прозрачна, хорошо растворяется в воде, содержит минеральные питательные элементы, соотношение которых близко к теоретически оптимальному, а также стимулятор роста растений. Среда подкормки - нейтральная, десорбция аммиака отсутствует, запаха аммиака нет.

Пример 4. Выделение гуматов калия и смешение их с базисным раствором ЖКУ проводят аналогично примеру 3. В полученную смесь дополнительно вводят 10 г аммиачной селитры и 14 мл азотной кислоты из расчета на 1 л смеси.

Состав полученной подкормки: NPK =1:1,3:1,19, соотношение аммиачного к нитратному азоту = 1:0,63, pH подкормки = 7,0, фракция гуминовой кислоты 6,5 г/л.

Характеристика подкормки аналогична характеристике примера 3.

Пример 5. Выделение гуматов калия и смешение их с базисным раствором ЖКУ проводят аналогично примеру 3. В полученную смесь дополнительно вводят 10 г аммиачной селитры и 15 мл азотной кислоты из расчета на 1 л смеси.

Состав полученной подкормки: NPK = 1:1,32:1,16, соотношение аммиачного к нитратному азоту = 1:0,65, pH подкормки=6,9, фракция гуминовой кислоты 6,5 г/л.

Характеристика подкормки аналогична характеристике примера 3. Данные опытов приведены в табл. 3. Повторность опытов 3-кратная.

Из приведенных в табл. 3 данных видно, что оптимальным количеством вносимой дополнительной аммиачной селитры является 30-33% по азоту от его общего содержания в подкормке, азот вносимой азотной кислоты - 24-26%. Именно такое количество дает возможность повысить содержание азота в подкормке, ввести вторую форму азота - нитратную, которая также необходима растениям, как и аммиачная. Кроме того, позволили снизить pH среды подкормки и довести ее до нейтральной. Соотношение содержания минеральных питательных элементов выровнялось и приблизилось к оптимальному, десорбция аммиака прекратилась, стимуляторы роста в виде гуминовых кислот находятся в водорастворимом состоянии.

При количествах аммиачной селитры выше 33,0%, а азотной кислоты ниже 24,0% по азоту от его общего содержания в подкормке наблюдается высокое pH, идет десорбция аммиака, общее количество азота мало по отношению к фосфору и кадмию.

При количествах аммиачной селитры ниже 30,0%, а азотной кислоты выше 26,0% pH среды снижается и среда подкормки становится кислой, в которой происходит коагуляция гуминовых кислот.

Для проверки эффективности использования полученной подкормки были проведены вегетационные опыты по выращиванию свеклы сорта "Бордо" в вегетационном павильоне Испытательной лаборатории торфа и продуктов его переработки (Аттестат аккредитации N РОСС. RU.001.21 ТУ-07 от 17 мая 1995 г.) при АО НИИ торфяной промышленности. Мелкоделяночные опыты по выращиванию календулы лекарственной были проведены в питомнике Контрольно-семенной опытной станции, г. Пушкин Ленинградской области, а опыты в производственных условиях по выращиванию огурца сорта "Апрельский" были проведены в тепличном отделении АОЗТ "Выборгский" Ленинградской области.

Опыты проводились с подкормкой, полученной по примеру 5. Данные опытов приведены в табл. 4-6. Повторность опытов 5-кратная.

Из приведенных данных в табл. 4 видно, что предлагаемая подкормка более эффективна. Даже на солончаковых почвах, имеющих сильно щелочную реакцию среды, получены хорошие результаты, тогда как использование известной подкормки на этих почвах неэффективно и растения погибли. На дерново-подзолистых почвах биометрические показатели растений также выше в случае использования предлагаемой подкормки.

Данные табл. 5 и 6 также подтверждают повышение агрохимической ценности предлагаемой подкормки. В производственных испытаниях эта подкормка получила название "Тюльпан -S".

Технические преимущества предлагаемого изобретения заключаются в повышении агрохимической ценности подкормки растений за счет повышения содержания азота, наличия его в двух формах - аммиачной и нитратной, обе из которых важны для роста растений, оптимального соотношения питательных элементов и нейтральной среды подкормки и, как следствие, повышения урожая овощных и цветочных культур.

Это дает возможность расширить область применения подкормки - использовать на почвах любых типов, упростить использование ее непосредственно в сельском хозяйстве, а также упростить транспортирование, хранение и дозировку при внесении в почву.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при получении подкормок для овощных и цветочных культур, выращиваемых в защищенном и открытом грунтах. Подкормку получают на основе жидких комплексных удобрений, содержащих азот и фосфор, с последующим добавлением органической составляющей в виде фракции гуминовой кислоты торфа, выделенной 1,0-2,5%-ным водным раствором едкого калия, в количестве 0,4-0,8% от массы подкормки. Дополнительно в подкормку вводят сначала аммиачную селитру, а затем азотную кислоту в количестве 30-33% и 24-26% соответственно по азоту от его общего содержания в подкормке. Способ обеспечивает получение подкормки повышенной агрохимической ценности, которая может использоваться на почвах различных типов. 6 табл.

Способ получения подкормки растений на основе жидких комплексных удобрений, содержащих азот им фосфор, с последующим добавлением органической составляющей в виде фракции гуминовой кислоты торфа, выделенной 1,0 - 2,5%-ным водным раствором едкого калия, в количестве 0,4 - 0,8% от массы подкормки, отличающийся тем, что дополнительно в подкормку вводят сперва аммиачную селитру, а затем азотную кислоту в количестве 30 - 33% и 24 - 26% соответственно по азоту от его общего содержания в подкормке.