ЖИДКОЕ КОМПЛЕКСНОЕ УДОБРЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК C05F11/02 

Изобретение относится к безотходному производству экологически чистых жидких комплексных удобрений для сельского хозяйства на основе торфа с содержанием регуляторов роста растений (биологически активных гуминовых кислот), макро- и микроэлементов для повышения плодородия почвы, улучшения роста и развития растений, подкормки различных сельскохозяйственных культур.

Известно жидкое гуминовое удобрение, включающее в химическом составе по меньшей мере регуляторы роста растений (0,0001 мас.%), азот (8,7 мас.%), калий (14,0 мас.%), фосфор (12,3 мас.%), гуматы и бактерии (45,89%), основные элементы питания растений (в виде солей), в том числе медь (0,005 мас.%), бор (0,0008 мас.%) и вспомогательные вещества - элементы питания растений, в том числе цинк (0,004 мас.%) и магний (4,8 мас.%) (патент РФ №2041867, МКИ С 05 F 11/00, 17/00, 1998 г.).

Применение в качестве микроэлементов питания растений химических солей снижает эффективность их использования и срок хранения удобрения в связи с тем, что указанные соли могут выпадать в осадок при длительном хранении.

Известно торфяное гуминовое удобрение с добавлением минеральных компонентов для обогащения почвы и подкормки растений в период вегетации, содержащее азот, фосфор и калий в связанном с органическим веществом виде при следующем соотношении компонентов, мас.%: торф (сухое вещество) 17,3-17,6, азот 0,50-0,51, фосфор в пересчете на P₂О₅ 0,20-0,25, калий в пересчете на К₂О 0,56-0,60, вода остальное, полученное путем ферментации смеси измельченного торфа с минеральными компонентами и водой за счет собственной микрофлоры при температуре 25-40°С до образования однородной массы и снижения концентрации азота, фосфора и калия в жидкой фазе до постоянной величины, при этом торф используют с влажностью 20-50 мас.% (патент на изобретение РФ №2114806, МПК C 06 F 11/02, публ. 1997 г.).

Известный способ предусматривает получение смеси торфа с минеральными компонентами перед ферментацией, что усложняет процесс приготовления удобрения и приводит к потере части минеральных компонентов в отстое торфа. Кроме того энергозатраты на температурный режим ферментации также способствуют усложнению процесса производства и удорожанию продукции.

Известно водорастворимое удобрение, содержащее регулятор роста и развития "Гумат" и удобрение для теплиц "Растворин", при этом компоненты берут в следующем соотношении, мас.%: регулятор роста и развития "Гумат" 0,5-20, удобрение для теплиц "Растворин" 80,0-99,5 для повышения всхожести, общей урожайности и увеличения выхода стандартной продукции обрабатываемых культур (патент на изобретение РФ №2164906, МПК C 06 F 15/00, публ. 2001 г. - прототип).

Известное удобрение растворяют в воде непосредственно перед использованием, при этом требуется значительное время на соблюдение точности дозировки, необходимо тщательное перемешивание при приготовлении водного раствора удобрения с соблюдением требований безопасности. В связи этим удобрение предназначено преимущественно для использования на небольших площадях, в том числе в теплицах, приусадебных хозяйствах. Неудобство применения при значительных объемах потребления ограничивает его применение для обработки полей больших хозяйств. Кроме того, применение в препарате двух покупных удобрений резко удорожает его стоимость при небольшом повышении биологической активности.

Известен способ получения гуминовых удобрений и стимуляторов роста растений с повышенной биологической активностью, основанный на смешивании аммонизированного торфа, обогащенного микроэлементами, и фракций, которые получают при обработке торфа растворами щелочи и перекиси водорода, аммонизацию низинного торфа 80%-ной влажности проводят раствором аммиака и мочевины при 80-90°С в течение 3-3,5 ч, массовое соотношение торфа и 10%-ного раствора аммиака 1:0,4, количество мочевины составляет 100% из расчета на безводный аммиак, в активированный аммиаком торф вносят микроэлементы и растворы, полученные при последовательной обработке низинного торфа 80%-ной влажности 3%-ным водным раствором КОН в течение 10 часов при 20°С и 10%-ным раствором перекиси водорода при 80-90°С в течение 1,5-2 ч, соотношение торфа, 3%-ного раствора КОН и 10%-ного раствора перекиси водорода составляет 1:12:2, для нейтрализации повышенной щелочности удобрения и связывания аммиака применяют 25%-ный раствор ортофосфорной кислоты, при этом количество торфа, активированного аммиаком, в удобрении составляет 20-50 мас.% (патент на изобретение РФ №2071459, МПК C 06 F 11/02, публ. 1997 г.).

Получаемое удобрение обеспечивает в почве оптимальную для растений концентрацию питательных веществ и компонентов гумуса - солей гуминовых кислот, а также снижение их потерь

Известный способ имеет большое количество химических компонентов, что усложняет и удорожает процесс приготовления удобрения. Кроме того, способ требует применения повышенных температур и является энергоемким, что также способствует усложнению процесса производства и удорожанию продукции.

Известен способ выделения гуминовых веществ в виде кислот и их солей из природного гумифицированного материала, например торфа, основанный на обработке торфа щелочным раствором при нормальных условиях в присутствии мочевины и комплексона, при этом щелочной раствор содержит щелочь, мочевину и комплексен в следующем соотношении по массе 1,0:1,0-5,0:0,1-2,5, в качестве комплексона использована этилендиаминтетрауксусная кислота ( патент на изобретение РФ №2178777, МПК C 06 F 11/02, публ. 2002 г.).

Способ позволяет повысить выход гуминовых веществ, которые могут применяться в различных отраслях хозяйства. Известный способ имеет большое количество химических компонентов, что усложняет и удорожает процесс производства удобрения.

Известен способ получения жидкого комплексного гуминового удобрения, включающий приготовление водно-торфяной суспензии, обработку ее щелочным реагентом при перемешивании, отстаивание суспензии и отделение жидкой фракции, добавление вещества - источника элементов питания растений (используют сухой куриный помет), который добавляют в водно-торфяную суспензию перед обработкой ее щелочным реагентом (патент РФ №2015949, МПК С 05 F 3/00, 1994).

Использование куриного помета требует санитарно-бактериологических исследований и соответствующего контроля, а также строгого соблюдения технологических параметров получения удобрения, включая дорогостоящие операции по обезвоживанию и обеззараживанию куриного помета.

Производство удобрения является дорогостоящим из-за длительности и сложности техпроцесса.

Известен способ получения жидких суспендированных торфогуминовых удобрений, включающий перемешивание торфа с 1,0-2,5%-ным водным раствором едкого калия, причем перемешивание торфа с водным раствором едкого калия осуществляют в соотношении 1:4-5, в процессе перемешивания в смесь периодически добавляют едкий калий, поддерживая его концентрацию в растворе не более исходной, при этом добавление в смесь едкого калия прекращают при стабилизации концентрации гуминовых кислот в растворе (патент РФ №2001038, МПК С 05 F 11/02, 1993).

Необходимость периодической добавки едкого калия в процессе перемешивания торфа с водным раствором едкого калия и осуществление неоднократного лабораторного контроля за содержанием гуминовых кислот и их стабилизации делает производство удобрения дорогостоящим.

Известен способ получения жидкого гуминового удобрения, включающий перемешивание гуминосодержащих компонентов - торфа и биогумуса в соотношении 4-5:1-3, перемешивание гуминосодержащих компонентов с 0,5-2% водным раствором едкого калия в соотношении 1:11-13 при нормальных условиях, отстаивание суспензии и отделение жидкой фракции, введение в нее микроэлементов питания растений (медь и/или бор) и элементов минерального питания (цинка или магния, молибдена, и/или кабальта, или селена, и/или окиси кремния (патент РФ №2181710, МПК C 05 F 11/00, 2000 г. - прототип).

Общим недостатком известных аналогов и прототипа является то, что известные составы и технологии получаемых гуминовых удобрений не обеспечивают оптимальное соотношение таких параметров как стоимость удобрения, время на его изготовление, объем выпускаемой продукции, степень агрохимической эффективности, условия и срок хранения, удобство и безопасность применения.

Изобретение решает задачу обеспечения быстроты, удобства и безопасности применения, оптимизации срока хранения жидкого экологически чистого органоминерального удобрения, повышения агрохимической эффективности путем улучшения его химического состава при наличии биологически активных регуляторов роста и развития растений - гуминовых веществ.

Изобретение способа получения жидкого удобрения решает задачу сокращения времени и стоимости его изготовления путем сокращения видов применяемого сырья, химических реактивов, обеспечения простоты и безопасности производства.

Технический результат изобретения заключается в улучшении качества удобрения за счет применения при его приготовлении одновременно минерального водорастворимого удобрения нового поколения - Акварин 13, в снижении стоимости за счет сокращения времени на его производство по сравнению с аналогами.

Технический результат достигается тем, что в жидком комплексном гуминовом удобрении, включающем смесь из гуминового и комплексного водорастворимого минерального удобрений, в качестве компонентов смеси применено жидкое гуминовое удобрение с содержанием гуминовых кислот не менее 2,6 г/л, а в качестве комплексного водорастворимого минерального удобрения -«Акварин-13» при содержании последнего в смеси в количестве не менее 0,1%.

Предпочтительно применить жидкое гуминовое удобрение с показателем рН не менее 11-12.

Технический результат достигается тем, что в способе получения жидкого комплексного удобрения, включающем получение жидкого гуминового удобрения путем обработки гумифицированного материала щелочным раствором едкого калия, отстаивания, перемешивания суспензии, отделения жидкой фракции и введения в полученное жидкое гуминовое удобрение элементов минерального питания растений, обработку гумифицированного материала щелочным раствором осуществляют в соотношении 1:13-16, при этом элементы минерального питания растений вводят в виде комплексного водорастворимого минерального удобрения «Акварин-13» при следующем соотношении компонентов, мас.%:

комплексное водорастворимое минеральное удобрение «Акварин-13»не менее 0,1жидкое гуминовое удобрениеостальное

Предпочтительно в качестве щелочного раствора применить 0,7-0,8% раствор едкого калия.

Целесообразно в качестве гумифицированного материала использовать торф.

Предпочтительно обработку гумифицированного материала щелочным раствором едкого калия осуществить при перемешивании в течение не более часа и настаивании при нормальных условиях в течение 18-24 часов.

Целесообразно перемешивание осуществить путем барбатажа сжатым воздухом.

Сущность изобретения в усилении действия регуляторной функции торфа путем обработки органической массы водным раствором едкого калия и повышения агрохимической эффективности удобрения за счет извлечения биологически активных гуминовых веществ и микроэлементов в хелатной форме.

Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемом объекте, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемого устройства, положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Основными компонентами для приготовления жидкого гуминового удобрения является торф низинный типа. Для приготовления жидкого гуминового удобрения применяют торф со степенью разложения 20-25%, влажностью 55-65%. Подготовка торфа включает его измельчение и удаление различных твердых включений (древесные остатки, камни).

Способ приготовления жидких гуминовых удобрений заключается в следующем.

В реактор (емкость) подается вода, затем дозированное количество гидрата окиси калия. Торф подается в соответствии с расходными нормами предварительно очищенный от посторонних примесей и просеянный через сито с диаметром отверстий 10 миллиметров. В реакторе осуществляют перемешивание смеси торфа с 0,8% водным раствором едкого калия в соотношении 1:(13-16), например 1:12,5 при комнатной температуре. Содержимое реактора перемешивается путем барбатации сжатым воздухом в течение одного часа и настаивается в течение 18-24 часов. После отстоя жидкую фракцию суспензии сливают в накопитель, фильтруют. Полученный черный с бурым оттенком концентрированный раствор является жидким гуминовым удобрением (ЖГУ) с содержанием гуминовых кислот не менее 2,6 г/л и рН не менее 11-12. Выход готовой продукции составляет 80-85%.

Рабочие растворы для предпосевной обработки семян, полива или опрыскивания вегетирующих растений готовятся путем прибавления концентрированного раствора к обычной водопроводной, речной или колодезной нежесткой воде. При небольших объемах производства используют емкость для смешивания компонентов объемом 100-200 литров, имеющую антикоррозионное покрытие (нельзя применять алюминиевые емкости), и простую дешевую технологию:

- подготовка торфа до размеров частиц не более 10 мм с очисткой от посторонних включений;

- загрузка торфа (6-12 кг) в емкость (100-200 л);

- растворение едкого калия в воде (0,8-1,6 кг);

- загрузка раствора едкого калия и перемешивание компонентов в течение одного часа с последующим настаиванием суспензии в течение 18-24 часов;

- отделение из емкости ЖГУ от торфяной массы (от осадка).

Осадок торфа (15-20%) в дальнейшем может быть использован для активации работы микрофлоры при компостировании и ферментации навоза, подготовки субстрата для вермикультуры.

Для повышения агрохимической эффективности в жидкое гуминовое удобрение подают отдозированное количество удобрения «Акварин 13» в количестве не менее 0,1%. Максимальная доза удобрения «Акварин 13» ограничена сбалансированностью химического состава удобрения и составляет не более 1% от количества жидкого гуминового удобрения. В удобрении «Акварин 13» (ОАО Буйский химический завод) содержатся элементы питания (%): N-NO₃ (4,4), N-NH₄ (8,6), всего N (13,0), Р₂О₅ (41,0), K₂О (13,0) и полный набор микроэлементов в форме хелатов - Fe (ЭДТА) - 0,054%; Zn (ЭДТА) - 0,014%; Cu (ЭДТА) - 0,01%; Mn (ЭДТА) - 0,042%; Мо (ЭДТА) - 0,004%; В (ЭДТА) - 0,02%

Жидкое гуминовое удобрение тщательно перемешивается с удобрением «Акварин 13» и подается на разливочное устройство, а затем упаковочное устройство. Нормы компонентов для производства предлагаемого жидкого комплексного удобрения (ЖКУ): торф низинный 60 кг, вода нежесткая 1000 литров, калия гидрата окиси - 8 кг, «Акварин-13» - 10 кг.

Наличие в ассортименте гуминовых удобрений микроэлементов с учетом биологических особенностей возделываемых культур (картофель, овощи, зеленые культуры и т.д.) повышает его конкурентоспособность на потребительском рынке. Предлагаемое жидкое комплексное удобрение содержит не менее 2,6 г/л гуминовых кислот, не менее 20-25 мг/л легкодоступного растениям азота, до 4% подвижного калия (К₂O), а также фосфор (Р₂O₅), микроэлементы, в том числе медь, бор, цинк, молибден, кобальт, марганец.

Использование жидкого комплексного удобрения для предпосевной обработки семян или вегетирующих растений оказывает положительное влияние на урожайность всех сельскохозяйственных, плодово-ягодных, овощных технических и декоративных культур, повышает их устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды: засухе, заморозкам, поражаемости растений болезнями и вредителями, экономит средства на приобретение пестицидов и минеральных удобрений за счет лучшего усвоения питательных веществ почвы, инактивирует действие тяжелых металлов и радионуклидов. Эффективность жидкого комплексного удобрения определяется сроками и способами обработки, видом растений и экологической обстановкой. Действие его на процессы роста и развития растений ярче проявляется при предпосевной обработке семян или вегетирующих растений на ранних фазах их развития. Эффективность применения жидкого комплексного удобрения (ЖКУ) отражена в таблицах 1,2.

Проведены также научно-производственные опыты на картофеле сорта «Диамант» четвертой репродукции. Площадь опытного участка составляла 1 га.

Технология возделывания картофеля - общепринятая для Рязанской области. Перед посадкой часть клубней была обработана ЖКУ (рабочим раствором с концентрацией гуминовых кислот 0,003-0,005%). Обработанными клубнями было засажено половина участка. Другая половина участка была засажена необработанными ЖКУ клубнями и служила контролем. Перед уборкой были отобраны пробы в 3-х кратной повторности по 30 кустов с опытного и контрольного участка. Применение ЖКУ на основе гумата калия способствовало увеличению как общего количества клубней (в контрольной пробе было всего 260 клубней, в пробе гуматного варианта - 360 клубней), так и по отдельным фракциям (крупные - продовольственные, средние - семенные, мелкие - на корм животным). Влияние ЖКУ на урожайность и структуру урожая картофеля сорта «Диамант» представлено в таблице 3.

Применение ЖКУ обеспечивает увеличение продуктивных стеблей у зерновых культур, количеству зерен в колосе и их массы.

Предлагаемое техническое решение позволяет получать высококачественные гуминовые удобрения с минимальными энергетическими и материальными затратами, обеспечить стабильное повышение урожайности не менее чем на 15%. При этом имеется возможность производить гуминовые удобрения с учетом биологических особенностей возделываемых культур.

Известно, что гуминовые жидкие удобрения обладают физиологически активными свойствами, стимулируют развитие мощной корневой системы, процесс фотосинтеза в листьях растений, улучшают минеральное питание растений, увеличивают всхожесть и энергию прорастания, индуцируют защитные свойства растений против возбудителей грибных и бактериальных заболеваний (корневых гнилей, мучнистой росы, фитофтороза и др.), способствуют образованию полноценной завязи семян, обеспечивают значительное повышение урожайности таких сельскохозяйственных культур, как помидоры, капуста, перец, картофель, сахарная свекла, огурцы, кабачки, все зерновые культуры, просо, кукуруза, гречиха, лук, салат, петрушка, укроп, перец, землянику, ягодники. Гуминовые удобрения для применения под картофель кроме того улучшают лежкость при хранении, снижают заболеваемость фитофторой.

Технология и оборудование характеризуется максимальной простотой, является безотходной и не оказывает вредного действия на окружающую среду из-за отсутствия сточных вод и выхлопов вредных газов. Применение полученного гуминового удобрения целесообразно как на больших сельскохозяйственных площадях, так и на фермерских, дачных участках в связи с простотой приготовления рабочих растворов по сравнению с твердыми гуминовыми удобрениями. При этом потребительские свойства направлены на увеличение урожайности, повышение жизнестойкость растений при неблагоприятных факторах внешней среды (засуха, заморозки, поражаемость бактериальными и грибковыми болезнями), ускоренное развитие корневой системы и ассимиляционного аппарата растений, сокращение сроков созревания продукции, повышение накопления сахара, крахмала, клейковины и витаминов, снижение содержания нитратов, тяжелых металлов, радионуклидов в растениях.

Таблица 1ВАРИАНТЫВысота растений, смКоличество продуктивных стеблей на 1 м², штук Средняя длина колоса на одном растении, смСреднее количество зерен на одном растении, штук.Масса зерна с 1 м², гУрожайность, ц/гаПрибавка, ц/гаМасса 1000 зерен, г1. Традиционная технология с протравливанием семян СУМИ-877,72196,817,417117,1-34,02. Обработка семян комплексным минеральным удобрением Акварин-1381,126711,232,518218,21,135,53. Обработка семян жидким гуминовым удобрением (ЖГУ)-гуматом калия, 0,005%82,526915,843,918918,91,836,54. Обработка семян жидким комплексным удобрением (ЖКУ)-гуматом калия+ Акварин-1384,328516,746,819619,62,537,2

Таблица 2УдобренияЖидкое комплексное гуминовое удобрение (ячмень)Удобрение «Растворин»+ «Гумат» - прототип (пшеница яровая)ВариантыВысота растений, смПродуктивная кустистость, шт./1м²Урожайность, ц/гаПрибавка, ц/гаКоличество зерен на одном колосе, штукМасса 1000 зерен, гВариантыВысота растений, смПродуктивная кустистость, шт./1м²Урожайность, ц/гаПрибавка, ц/гаКоличество зерен на одном колосе, штукМасса 1000 зерен, гКонтроль77,721917,1-14,834,0Контроль690,919,4-16,030,9Обработка семян -Аквари-ном-1381,126718,21,115,835,5Обработка семян «Растворином»700,920,81,417,031,5Обработка семян ЖГУ (гумат калия)82,526918,91,817,436,5Обработка семян «Гуматом»720,920,91,518,031,6Обработка семян ЖКУ-гумат калия + Акварин-1384,328519,62,519,537,2Обработка семян «Растворином» (80%) + «Гуматом» (20%)720,922,22,819,031,6

Таблица 3ПоказателиКонтроль (клубни не обработаны гуматом калия)Опытные (клубни обработаны ЖКУ-гумат калия+ Акварин-13)Прибавка, %Среднее количество клубней на один куст, штук9,012,033,3Средняя масса товарных и семенных клубней на один куст, грамм537,5605,012,6Средняя масса крупных товарных клубней на один куст, грамм400,0460,015,0Средняя масса одного клубня из продовольственной фракции (крупной), грамм9211525,0

Изобретение относится к безотходному производству экологически чистых жидких комплексных удобрений для сельского хозяйства на основе торфа с содержанием гуминовых кислот, макро- и микроэлементов для повышения плодородия почвы, улучшения роста и развития растений, подкормки различных сельскохозяйственных культур. Жидкое комплексное удобрение включает смесь из гуминового и комплексного водорастворимого минерального удобрений. В качестве компонентов смеси применено жидкое гуминовое удобрение с содержанием гуминовых кислот не менее 2,6 г/л, а в качестве комплексного водорастворимого минерального удобрения - «Акварин-13» при содержании последнего в смеси в количестве не менее 0,1%. Способ получения удобрения включает получение жидкого гуминового удобрения путем обработки гумифицированного материала щелочным раствором едкого калия, отстаивания, перемешивания суспензии, отделения жидкой фракции и введение в полученное жидкое гуминовое удобрение элементов минерального питания растений, отличается тем, что обработку гумифицированного материала щелочным раствором осуществляют в соотношении 1:13-16, при этом элементы минерального питания растений вводят в виде комплексного водорастворимого минерального удобрения «Акварин-13» при следующем соотношении компонентов, мас.%: комплексное водорастворимое минеральное удобрение «Акварин-13» не менее 0,1, жидкое гуминовое удобрение остальное. Изобретение позволяет обеспечить быстроту и безопасность применения удобрения, повысить его агрохимическую эффективность, а также сократить время и снизить стоимость его изготовления. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Жидкое комплексное удобрение, включающее смесь из гуминового и комплексного водорастворимого минерального удобрений, отличающееся тем, что в качестве компонентов смеси применено жидкое гуминовое удобрение с содержанием гуминовых кислот не менее 2,6 г/л, а в качестве комплексного водорастворимого минерального удобрения - «Акварин-13» при содержании последнего в смеси в количестве не менее 0,1%.2. Жидкое комплексное удобрение по п.1, отличающееся тем, что применено жидкое гуминовое удобрение с показателем рН не менее 11-12.3. Способ получения жидкого комплексного удобрения, включающий получение жидкого гуминового удобрения путем обработки гумифицированного материала щелочным раствором едкого кали, отстаивания, перемешивания суспензии, отделения жидкой фракции и введение в полученное жидкое гуминовое удобрение элементов минерального питания растений, отличающийся тем, что обработку гумифицированного материала щелочным раствором осуществляют в соотношении 1:13-16, при этом элементы минерального питания растений вводят в виде комплексного водорастворимого минерального удобрения «Акварин-13» при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Комплексное водорастворимое минеральное удобрение «Акварин-13»Не менее 0,1Жидкое гуминовое удобрениеОстальное