ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ Российский патент 2003 года по МПК C05F11/02 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к средствам, повышающим и/или сохраняющим плодородие почв, а следовательно, повышающим урожайность сельскохозяйственных культур.

Известен способ получения органоминерального удобрения /1/, включающий смешивание торфа с компонентом, содержащим микроэлементы, карбамидом и минеральными удобрениями, а в качестве компонента, содержащего микроэлементы, используют отход микробиологического производства и раствор комплексонатов при соотношении суммы микроэлементов в отходе к сумме их комплексонатов 1: 1,8-2,8.

Использование в известном способе раствора комплексонатов микроэлементов и минеральных удобрений (аммофоса, сульфата калия и карбамида в указанном сочетании ингредиентов) нельзя рассматривать как альтернативную замену биокатализатора в предлагаемом составе. Применение комплексонатов в указанном способе предназначено для увеличения водорастворимых форм удобрения. Торф при этом выступает в роли инертной органической составляющей удобрения, эффективность которой невелика.

Таким образом, описанный способ получения органоминерального удобрения не позволяет использовать потенциальные возможности биологически активных веществ торфа.

Известно органоминеральное удобрение /2/, содержащее торф 5-10%, остаток от гидролиза верхового торфа 30-40%, мочевину 10-20%, суперфосфат 15-20%, калий хлористый 15-20% и последрожжевую бражку 5-10%.

Недостатком органоминерального удобрения является его невысокая эффективность.

Известно гумусовое удобрение /3/, содержащее воду 14,3%, лигнит 60,7%, мочевину 23,6% и биокатализатор 1,4%, причем биокатализатор содержит, мас. %: почву - 10-20, источник азота 2-10, лигнит 40-60, навоз крупного рогатого скота 10-30, макроэлементы 4-15 и микроэлементы 2-10.

К недостаткам гумусового удобрения можно отнести следующее:
- невысокая степень разложения мочевины (карбамида) в удобрении (1-2%) делает его экологически небезопасным за счет выделения аммиака в окружающую среду;
- используемый биокатализатор, как составная часть гумусового удобрения, обладает недостаточно высокой биокаталитической активностью, а также содержит в своем составе дорогостоящий лигнит, что повышает себестоимость целевого продукта, а использование плодородного слоя почвы, которые необходимо снимать с поверхности земли, экологически недопустимо;
- использование в качестве органической основы лигнита, высокое содержание мочевины, а также получение указанного удобрения с подогревом делает его дорогостоящим.

Известно органоминеральное удобрение /4/, взятое за прототип и содержащее компоненты при следующем их соотношении, мас. %: карбамид 10,0-30,0, двойной суперфосфат 10,0-30,0, хлористый калий 10,0-30,0 и в качестве производного лигнина концентрат сульфитно-спиртовой барды 0,8-2,0, торф остальное.

Недостатком прототипа является то, что торф в этом составе выполняет роль связующего и не способствует повышению эффективности удобрения, что приводит к невысокой прибавке урожая картофеля - (3-4%), а высокие дозы карбамида, двойного суперфосфата и хлористого калия повышают стоимость целевого продукта.

Заявляемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков и заключается в том, что органоминеральное удобрение, включающее торф и карбамид, причем в заявляемом составе взят в качестве органической основы, дополнительно содержит биокатализатор при соотношении компонентов, мас. %: карбамид 0,2-2,8, биокатализатор 0,5-0,9, торф - остальное, а биокатализатор в качестве основы содержит торфопометную смесь, микроэлементы и макроэлементы при соотношении компонентов, мас. %: торфопометная смесь - 65-92, макроэлементы - 6,25, микроэлементы 2-10.

Заявляемое органоминеральное удобрение отличается от прототипа тем, что оно содержит торф в качестве биологически активной органической основы, а не в качестве связующего, как в прототипе, что обеспечивает прибавку урожая картофеля до 75% к контролю, при внесении в него добавок карбамида и биокатализатора. Использование органоминерального удобрения, описанного в прототипе, позволяет повысить урожай картофеля на 3-4 процента.

Другим отличием является то, что заявляемое органоминеральное удобрение содержит биокатализатор, включающий в качестве основы дешевое и доступное сырье - торфопометную смесь, обеспечивающую его высокую каталитическую активность. Главное предназначение биокатализатора в указанном составе заключается в его способности разлагать карбамид до аммиака, который аммонизирует органическое вещество торфа, высвобождает из торфа водорастворимое органическое вещество, в том числе гуминовые кислоты, которые, как известно, проявляют стимулирующее действие, повышают биологическую активность торфа. Таким образом, использование биокатализатора в составе органоминерального удобрения повышает степень разложения карбамида, усиливает биологическую активность торфа и эффективность органоминерального удобрения.

Органоминеральное удобрение /4/ также содержит в своем составе биокатализатор. Однако основой этого биокатализатора является дорогостоящее сырье - лигнин, объемы производства которого ограничены.

Снижение в составе заявляемого органоминерального удобрения дозы карбамида относительно прототипа в 15-50 раз не только значительно экономит потребление дефицитного и дорогостоящего минерального удобрения, но и повышает степень разложения карбамида до 100%. Аммиак, выделяющийся при разложении карбамида, полностью поглощается торфом, что обеспечивает экологическую чистоту удобрения. Верхний количественный предел карбамида объясняется тем, что доза карбамида в перерасчет на азот не должна превышать емкость поглощения торфом азота по аммиаку. Максимальная емкость поглощения азота аммиака торфом составляет 0,6-2,0% к сухому веществу. Для отдельных торфов этот показатель достигает 2,76%. Снижать нижний предел карбамида экономически нецелесообразно, так как придется увеличивать дозу удобрения, вносимого в почву.

Доза торфа ограничивается содержанием карбамида в составе органоминерального удобрения.

Количественные параметры биокатализатора обусловлены тем, что при снижении нижнего предела получаемое органоминеральное удобрение будет обладать недостаточной биокаталитической активностью, а верхний предел повышать экономически нецелесообразно.

Заявляемое органоминеральное удобрение можно получать как с подогревом - в термофильном режиме, так и без подогрева - в мезофильном режиме. При использовании термофильного режима удобрение будет готово через 6-10 дней, однако эта технология энергетически затратна, так как предусматривает подогревание исходной смеси до 40^oС и последующее саморазогревание до 60^oС, что значительно удорожает производство удобрения, особенно в современных экономических условиях, когда цены на электричество все более возрастают. В связи с этим предлагается менее затратный биохимический способ получения органоминерального удобрения, заключающийся в смешивании исходных компонентов удобрения и в последующем компостировании смеси в мезофильном режиме (20±5^oС) на площадках компостирования в теплый период года. Длительность компостирования удобрения в мезофильном режиме увеличивается до 2-3 месяцев. Органоминеральное удобрение, полученное этим способом, имеет качественные показатели не хуже, чем показатели органоминерального удобрения термофильного режима получения. При использовании мезофильного режима получения удобрения значительно увеличиваются объемы его производства.

Доза внесения удобрения в почву зависит от содержания в нем карбамида, степени его разложения, потерь азота в процессе его получения и других факторов. При этом, чем больше в удобрении содержится карбамида, тем ниже доза внесения удобрения в почву. Но эта зависимость не является прямопропорциональной. Например, при содержании карбамида в заявляемом органоминеральном удобрении 2,8% доза внесения удобрения в почву составляет 3 т/га. При содержании карбамида 1,5% доза внесения ОМУ в почву составляет 10 т/га.

Следует заметить, что доза внесения заявляемого ОМУ не определяется простым сложением перечисленных факторов, а выявляется по результатам полевых испытаний. При этом доза для каждого состава ОМУ, приведенного в табл. 1 и 2, в заявляемых пределах определена по результатам полевых испытаний. Определена эффективная доза, обеспечивающая получение максимальной прибавки урожая к контрольному варианту.

Пример 1.

Получение органоминерального удобрения в термофильном режиме.

Низинный торф влажностью 50% с содержанием гуминовых кислот 45% (в пересчете на абсолютно сухое органическое вещество) массой 993,0 г (99,3%) тщательно смешивают с 2,0 кг (0,2%) карбамида и 5,0 кг (0,5%) биокатализатора состава: торфопометная смесь (1:1) 65%, макроэлементы 25%, микроэлементы 10%. Смесь прогревают до 40^oС и помещают в кучу на 7-10 дней. При достижении в компостируемой смеси 60^oС удобрение готово к применению.

Результаты экспериментов получения торфяного удобрения в термофильном режиме приведены в табл. 1.

Пример 2.

Получение органоминерального удобрения в мезофильном режиме
Низинный торф влажностью 50% с содержанием гуминовых кислот 45% (в пересчете на абсолютно сухое органическое вещество), массой 993,0 г (99,3%) тщательно смешивают с 2,0 кг (0,2%) карбамида и 5,0 кг (0,5) биокатализатора состава: торфопометная смесь (1: 1) 65%, макроэлементы 25%, микроэлементы 10%. Полученную смесь буртуют в поле в теплый период года (май-сентябрь), через 2 месяца компостирования удобрение готово к применению.

Результаты экспериментов получения торфяного удобрения в мезофильном режиме приведены в табл. 2.

Пример 3.

Получение биокатализатора
Смешивают 32,5 кг (32,5%) низинного торфа влажностью 60% (далее торфа) и 32,5 кг (32,5%) твердого подстилочного помета влажностью 40% (далее помета). Затем добавляют 25 кг (25%) макроэлементов, в том числе: 5 кг кальцинированной соды (карбоната натрия), 5 кг фосфоритной муки, 5 кг оксида магния, 10 кг мочевины и 10 кг (10%) заранее приготовленной смеси микроэлементов, в том числе Fе₂(SO₄)₃•7Н₂O - 4,941; Na₄B₄O₇ - 1,482; MnSO₄•5H₂O - 0,922; ZnSO₄•7H₂O - 1,849; CuSO₄•5H₂O - 0,620; TiCl₂ - 0,052; NiСl₂•6Н₂O - 0,086; (NH₄)₂(NH₄)₂MoO₄ - 0,021; CoSO₄ - 0,014; NaVO₃•Н₂O - 0,008; К₂Сr₂O₇ - 0,005.

Полученную смесь компонентов биокатализатора тщательно перемешивают и укладывают в кучу. В течение недели смесь компонентов биокатализатора разогревается до 60^oС. В этот момент биокатализатор созрел и готов к применению. Качественные показатели биокатализатора представлены в табл. 3 /5/.

Пример 4.

Аналогично примеру 3 готовят биокатализатор, содержащий в своем составе следующие компоненты, кг:
торф - 46
помет - 46
макроэлементы - 6
в том числе:
кальцинированная сода - 1,2
фосфоритная мука - 1,2
оксид магния - 1,2
мочевина (карбамид) - 2,4
смесь микроэлементов - 2
в том числе: Fе₂(SO₄)₃•7Н₂О - 1,086; Na₄B₄O₇ - 0,348; MnSO₄•5Н₂О - 0,203; ZnSO₄•7Н₂О - 0,204; СuSO₄•5H₂O - 0,121; TiCl₂ - 0,012; NiCl₂•6H₂O - 0,018; (NH₄)₂MoO₄ - 0,003; CoSO₄ - 0,002; NaVO₃•2H₂O - 0,002; К₂Сr₂O₇ - 0,001.

Полученную смесь компонентов биокатализатора тщательно перемешивают и укладывают в кучу для созревания, как это показано в примере 3 /5/.

Качественные показатели биокатализатора представлены в табл. 3.

В табл. 1 и 2 приводится широкий интервал количественного состава органоминерального удобрения и соответственно доз его внесения в почву от 3 до 36 т/га. Это обусловлено стоящими перед сельскохозяйственным производством задачами. Так, для решения задачи повышения активного плодородия, снижения себестоимости продукции, повышения валового сбора продукции доза внесения органоминерального удобрения составляет 3-6 т/га (примеры 4, 5 табл. 1, 2). Для решения задачи, в первую очередь, сохранения гумуса и плодородия почвы, а также повышения валового сбора продукции доза внесения органоминерального удобрения должна быть в пределах 10 т/га. (примеры 3 табл. 1, 2).

Для решения задачи повышения гумуса и расширенного воспроизводства плодородия почвы доза внесения органоминерального удобрения должна быть выше 10 т/га (примеры 1 и 2 табл. 1, 2).

Таким образом, использование предлагаемого органоминерального удобрения позволит повысить прибавку урожая картофеля до 31-75% при внесении дозы удобрения, равной 4-10 т/га. В прототипе урожай картофеля повышается всего на 3-4%. Стоимость заявляемого органоминерального удобрения в зависимости от содержания в нем карбамида составляет 140-170 руб. за тонну. Стоимость ОМУ по прототипу составляет 340 руб. за тонну, то есть в 2 раза дороже.

Достижение технического результата относительно прототипа выражается в снижении: содержания карбамида в ОМУ, дозы внесения ОМУ в почву, потерь азота в процессе получения ОМУ, затрат на получение удобрения, загрязнения окружающей среды.

Источники информации
1. А.С. 1758040, СССР МКИ С 05 F 11/02, публикация - 1992 г., бюл. 32.

2. А.С. 1043138, СССР МКИ С 05 F 11/00, публикация - 1983 г., бюл. 35.

3. Пат. 2383146 Франция МКИ С 05 F 11/02 09.03.77, рег. 7707025, публ. 6.10.78 "Способ приготовления комплексных и гумохимических удобрений и вещества, получаемые при данном способе".

4. А.С. 1505921, СССР МКИ С 05 F 1/00, публикация - 1989 г., бюл. 33.

5. Пат. 2050343, Россия МКИ С 05 F 11/02, публикация - 1995 г., бюл. 35.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при получении средств повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Удобрение включает в качестве биологически активной органической среды торф и карбамид. Удобрение содержит дополнительно биокатализатор при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбамид - 0,2-2,8; биокатализатор - 0,5-0,9; торф - остальное. Изобретение позволяет повысить эффективность удобрения за счет повышения урожайности, снижения доз карбамида и стоимости целевого продукта. 3 табл.

Органоминеральное удобрение, включающее торф и карбамид, отличающееся тем, что торф взят в качестве биологически активной органической основы, а органоминеральное удобрение дополнительно содержит биокатализатор при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Карбамид - 0,2-2,8
Биокатализатор - 0,5-0,9
Торф - Остальное