КЕРАМЗИТОВЫЙ ПОЧВОГРУНТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ Российский патент 2006 года по МПК C05F11/04 A01G31/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к закрытому грунту, и может быть использовано для выращивания рассады и тепличных растений в промышленных объемах или в личном подсобном или фермерском хозяйстве.

Известен субстрат для выращивания растений в теплицах, содержащий дробленый керамзит, органическое вещество и песок при следующем содержании компонентов, вес.%: дробленый керамзит - 5-56, песок - 26-28, органическое вещество (торф) - 18-24 (см. А.С. №707546, A 01 G 31/00; 1977).

С учетом объемной массы дробленый керамзит в данном субстрате составляет около трети от объема, что не обеспечивает стабильности водно-физических свойств во времени.

Кроме того, использование дробленого керамзита требует дополнительных операций при его дроблении и отсеве, что также не обеспечивает стабильность размера частиц керамзита, нарушая свойства почвогрунта.

Известен также "Почвогрунт для выращивания растений", содержащий верховой торф, песок, глину, минеральные удобрения и керамзит, в котором соотношение верхового торфа с компонентами и керамзитом по объему составляет 1:1 (см. Патент РФ №2187928, A 01 G 31/00. Опубл. 27.08.2002. Бюл. №24).

К недостаткам почвогрунта следует отнести то, что керамзит, изготовленный для строительной индустрии, имеет стандартные гранулы размером 15-25 мм, что затрудняет использование его при выращивании рассады и горшечных культур в сосудах небольшого объема (0,2-0,5 л).

Кроме того, предложенное соотношение торфосмеси и керамзита по объему как 1:1 с учетом большого размера гранул керамзита может неоднозначно влиять на воздушно-водный обмен при выращивании растений вследствие расслоения и вымывания грунта.

Задачей изобретения является разработка почвогрунта на основе торфа и керамзита, позволяющего выращивать рассаду и растения при минимальных расходах на приготовление почвогрунта и уход за растениями, создающего оптимальный водовоздушный режим для растений, позволяющего получать повышенные урожаи при минимальных затратах.

Задача решается тем, что при изготовлении почвогрунта используют недробленый керамзит - отсев от производства гравия керамзитового с размерами цельных гранул 2/10 мм в количестве по объему, при этом торф используют нейтрализованный до рН 5,5-6,0, отсеянный с размерами частиц 3-10 мм, а керамзит используют с плотностью 250-600 кг/м³, прошедший процесс обеспыливания и фракционирования. Керамзитовый почвогрунт приготавливают следующим образом. В торф, из которого отсеивают частицы менее 3 и более 10 мм, вносят нейтрализующие вещества, чтобы реакция торфа была рН 5,5-6,0.

Затем из расчета на 1 л торфа вносят минеральные удобрения и микроэлементы и все перемешивают. Отдельно готовят керамзит недробленый (отсев от производства - гравия керамзитового по ГОСТ 5797-90) с размерами гранул (фракция) от 2 до 10 мм. Подготовку керамзита проводят путем просеивания и обеспыливания. Массу торфосмеси смешивают с керамзитом по объему (60±% керамзита) и используют для наполнения кассет, горшков под рассаду или саженцы, а также ящиков под рассаду.

Положительное влияние на растения предложенного керамзитового почвогрунта достигается за счет стабилизации его структуры при наличии 60%±% по объему торфосмеси фракционного недробленого керамзита размером 2-10 мм, улучшающего водовоздушный режим в процессе роста растений.

Неочевидным эффектом предложенного изобретения является то, что только за счет подобранного опытным путем соотношения недробленого керамзита (60±%) заданных фракций 2-10 мм к торфосмеси создается оптимальный водовоздушный режим развития растений, что позволяет при прочих равных условиях получать дополнительную, значительную прибавку урожая (до 25%) при минимальных затратах на выращивание растений.

Для обоснования оптимального количества керамзита заданной фракции в почвогрунте проводили лабораторные опыты по исследованию водно-физических свойств почвосмесей в зависимости от объема содержания недробленого керамзита заданной предварительно обоснованной фракции (2-10 мм).

Для испытаний было подготовлено четыре варианта почвогрунта с содержанием гранул (2-10 мм) керамзита 20; 40; 60 и 80% по объему (20% рассматривали как контроль).

Исследования проводили в почвенной лаборатории кафедры агрохимии Уральской государственной сельскохозяйственной академии.

В качестве керамзита использовали недробленый отсев от производства гравия керамзитового по ГОСТ 5797-90, фракция 2-10 мм.

В таблице 1 представлены результаты определения влияния объема керамзита в почвогрунте на его плотность и скважность.

Установлено, что плотность почвогрунта с увеличением содержания керамзита уменьшается по сравнению с контролем на 15%, 23% и 39% при росте объема керамзита с 20 до 80%.

Таблица 1
Влияние объема керамзита на плотность и скважность№Содержание керамзита, % (V)Объемная массаПлотность твердой фазы, удельная массаСкважность (общая пористость), %г/см³%г/см³%1200,761002,1310064,32400,65841,808464,93600,59771,687865,74800,47611,617570,8

Плотность твердой фазы или удельная масса (отношение массы ее твердой фазы к массе воды в таком же объеме) уменьшается пропорционально увеличению содержания керамзита.

Таблица 2
Изменение влагоемкости почвогрунта под влиянием керамзита№Содержание керамзита, %Капиллярная влагоемкость (К.В.), %Наименьшая влагоемкость (Н.В.), %Максимальная гигроскопичность (М.Г), %Влажность устойчивого завядания растений, %12049,354,84,847,2624059,861,37,0210,5336061,465,220,6931,0448061,068,725,5238,28

Капиллярная влагоемкость (способность капилляров почвы удерживать влагу) возрастала с 49% до 61,0% в зависимости от содержания керамзита (Таблица 2).

Одним из показателей оценки физических свойств почв является пористость аэрации, она показывает, какой процент пор занят воздухом (Таблица 3).

Таблица 3
Пористость аэрации почвогрунта№Содержание керамзита, %При капиллярной влагоемкостиПри некапиллярной влагоемкости12026,822,724029,925,136029,727,348041,538,5

Лабораторные исследования показали, что наибольшее количество пор, занятых воздухом, отмечалось в варианте, где больше объем керамзита.

Фильтрационная способность также зависела от содержания керамзита в почвогрунте. Данные таблицы 4 свидетельствуют о том, что высоким коэффициентом фильтрации характеризовались почвогрунты с большим содержанием керамзита.

Таблица 4
Влияние объема керамзита в составе почвогрунта на его коэффициент фильтрации (мм/мин·см²)№Содержание керамзита, %К-1 10 минК-2 30 минК-3 120 минК-4 после стабилизации1201,050,900,830,722401,110,890,790,643601,351,181,070,924803,122,582,171,44

Установлено (таблицы 1; 2; 3; 4), что добавления в состав почвогрунта керамзита заданных фракций изменяют его физические свойства. При росте объема керамзита от 20 до 80% плотность грунта уменьшается на 15-39%, скважность увеличивается на 6,5%; капиллярная влагоемкость увеличивается с 49,1 до 61%. Наименьшая полная влагоемкость повышается с 54,8 до 68,7%, максимальная гигроскопичность возрастает в 5,3 раза. Влажность завядания возрастает в 1,5-5,3 раза в зависимости от объемного содержания керамзита.

Пористость аэрации увеличивается с увеличением объема керамзита. Водно-физические свойства почвогрунта сильно изменились под влиянием добавок керамзита. Для исследования, как растения реагируют на эти изменения, были проведены лабораторные и производственные опыты.

Производственно-технический опыт. Рассаду выращивали в разводочной теплице. В опытах применяли агротехнику, рекомендованную оригинатором и принятую в ЗАО "Тепличное" г.Екатеринбург.

Для опыта использовали семена огурца сорта F1 "Исток". Рассада выращивалась на почвогрунтах: смесь торфа с минеральными удобрениями и керамзита заданных фракций.

В опыте использовали керамзит производства "ООО - Богдановический керамзит" - не дробленый отсев размером 2-10 мм от производства гравия керамзитового по ГОСТ 5797-90, прошедший обеспыливание и фракционирование через сита. Сухие составляющие почвогрунта смешивали и набивали в горшочки объемом по 200 мл. На 0,5 м³ смеси добавляли: NH₄NO₃ - 100 г, аммофос - 480 г, KNO₃ - 40 г, известь - 1,5 кг. Горшочки проливают водой и вносят микроудобрения на 200 л воды: борная кислота - 3 г, ZnSO₄ - 1.6 г, MgSO₄ - 1.6 г, Mn - 1.6 г. Семена 1-го класса. Всхожесть 98-100%. Семена прогрели в сухожаровом шкафу при температуре 55-60°С в течение 3-х часов. Затем обработали 1% раствором марганца и микроэлементов. После просушивания опудрили триходермином.

Схема опыта:

1. Контроль, содержание керамзита / торфа с минеральными удобрениями - 20%/80%

2. Вариант 2, содержание керамзита / торфа с минеральными удобрениями - 40%/60%

3. Вариант 3, содержание керамзита / торфа с минеральными удобрениями - 60%/40%

4. Вариант 4, содержание керамзита / торфа с минеральными удобрениями - 80%/20%

В период вегетации огурца отмечали: дату появления массовых всходов, образование 1-го, 2-го, 3-го листьев, перевалки, начала цветения, начала плодоношения. В опыте измеряли длину и толщину стебля, длину междоузлий, число листьев, их длину и ширину, число цветков и плодов. Урожайность определяли с каждого варианта.

Математическая обработка показателей проводилась методом дисперсного анализа.

Через 25 дней после всходов сделали перевалку в контейнеры объемом 1 л. Поливали растения до перевалки каждый день в течение 10 дней по 20-30 мл/растение, после перевалки по 40-50 мл/растение через день, после появления 2-го листа - через 2 дня по 150-200 мл растение.

Высадка рассады в грунт -

I закладка - 10.03.2004

II закладка - 28.05.2004

Внекорневые подкормки проводились через каждые две недели раствором мочевины (10 г на 10 л воды). Корневые подкормки делали по необходимости после анализа почвы.

Результаты I и II закладок опыта показали, что введение в почвогрунт повышенных доз керамзита (60-80%) повлияло на ускорение начала образования первого листа, цветения, плодоношения.

Анализ полученных данных (табл.5) показывает, что наибольший процент в общей биомассе составляет масса листьев, которая колеблется от 47-55%.

Тенденция к увеличению массы до 3 варианта, а затем ее снижение наблюдается и в корневой системе от 0,3 г до 0,55 г в 1-3 вариантах и 0,45 в 4 варианте. Наибольшую массу корней имеют растения в варианте с содержанием керамзита 60%, это объясняется благоприятной газовой средой, созданной повышенным (60%) содержанием керамзита заданных фракций.

Таблица 5
Биомасса растений огурца при перевалке% керамзитаОбщая сырая биомассаВ том числелистьястебликорниг%г%г%г%202,71001,4521,0370,311403,41001,6471,4410,412603,451001,8551,1320,5516802,951001,5511,0340,4515

Общие тенденции в структуре биомассы сохраняются и при высадке рассады в грунт.

Под влиянием оптимальной дозы керамзита биомасса корней увеличилась почти в 2 раза (60% керамзита) по сравнению с контролем (Таблица 6).

Максимальная общая масса наблюдалась в 3 варианте.

Таблица 6
Биомасса растений огурца в период высадки рассады в грунт% керамзитаОбщая сырая биомассаВ том числелистьястебликорниг%г%г%г%2051,310027,25322,5441,634053,510025,74825,7482,146054,210030,45620,0403,878052,110027,15221,9423,16

Оценка качества рассады проводилась по 10-балльной шкале.

Для расчета экономической эффективности на основании проведенных Уральским НИИ сельского хозяйства исследований были произведены расчеты и определена возможная продуктивность по вариантам, исходя из качества выращенной рассады (табл.7).

Комплексная оценка рассады показала (по вариантам), что наивысшее качество рассады получено при объемной доле керамзита в почвогрунте - 60%.

Она отличалась наивысшей ассимиляционной поверхностью, наибольшей биомассой, числом побегов, числом цветков и завязей,

Сравнивая варианты, следует отметить, что наибольшее число зеленцов наблюдается в 3 варианте (2, 3 штуки) (таблица 8) - это объясняется большой вегетативной массой и ускоренным развитием.

Таблица 7
Оценка качества выращенной рассады огурца и планируемая прибавка по методике программирования% керамзитаОценка рассады, баллРазница между баллами и контрольным значениемПланируемая прибавка (+/-)Планируемая урожайность% к контролю%кг/м²204-2-8-2+/-128+/-1100408+2+8+2+/-132+/-11146010+4+16+4+/-134+/-1125806000+/-130+/-1107

Таблица 8
Влияние содержания керамзита в почвогрунте на рост, развитие и начало плодоношение огурца% керамзитаДлина стебля, смДиаметр стебля, смЧисло побегов, штукЧисло листьев, штукЧисло зеленцовштук%2010,40,44,05,00,5404013,60,75,25,31,21356013,40,54,55,42,32508022,30,44,06,51,9210

Данные расчетной экономической эффективности выращивания огурца сорта F1 "Исток" показывают (таблица 9), что урожайность огурца на варианте с содержанием керамзита 60% наибольшая 35,0 кг/м² - этим объясняется более высокая рентабельность (142,9%).

Из расчетов видно, что наименьшая себестоимость 1 кг огурца 10,3 рублей, на варианте с содержанием керамзита заданных фракций в почвогрунте 60% соответственно, а на остальных вариантах она составляет 12,1-12,7 руб./кг, что на 0,9-2,4 руб./кг больше.

Таблица 9
Экономическая эффективность выращивания огурца№ПоказателиВариантыКонтроль (20% керамзита)Вариант 2 (40% керамзита)Вариант 3 (60% керамзита)Вариант 4 (80% керамзита)1.Площадь, м²10001000100010002.Урожайность, кг/м²28,032,035,030,03.Валовая продукция, ц2803203503004.Производственные затраты на 1 м², руб.356,7358,4360,3361,84.1в т.ч. ДПЗ-1,73,65,15.Стоимость валовой продукции, руб.700,0800,0875,0750,05.1в т.ч. ДВП-100,0175,050,06.Себестоимость 1 кг, руб.12,711,210,312,17.Чистый доход, руб.343,3441,6514,7388,28.Рентабельность, %96,2123,2142,9107,2

Проведенными опытами и расчетами установлено:

1. Введение недробленого керамзита фракций 2-10 мм в состав почвогрунта, уменьшает его плотность на 15-39%. Увеличение доли керамзита в составе почвогрунта ускорило развитие, рост растений и появление метамерных органов огурца гибрида F1 "Исток".

2. Возрастание ассимиляционной поверхности происходило до варианта с содержанием керамзита 60% (9,12-10,7 дм²).

3. Объемная доля керамзита в грунте влияла на накопление общей сырой биомассы растений, она увеличивалась с ростом содержания в почвогрунте керамзита до 60%, затем наблюдали спад сырой биомассы 51,3-53,5-54,2-52,1 г в 1-4 вариантах.

4. Под влиянием изменения объемной доли керамзита в грунте растения прореагировали в конечном счете увеличением урожайности по сравнению с контролем на 7-25%. Наиболее высокие результаты были получены в варианте - 60% керамзита, заданной фракции.

5. Расчетная экономическая оценка результатов опытов показала, что наименьшая себестоимость продукции при выращивании огурца получилась в третьем (содержание керамзита в почвогрунте 60%) варианте. Наиболее высокая рентабельность - 142,9 наблюдается также в этом варианте.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для выращивания рассады и тепличных растений в промышленных объемах или в личном подсобном или фермерском хозяйстве. Керамзитовый почвогрунт содержит торф, нейтрализованный до рН 5,5-6,0, минеральные удобрения и керамзит. Используют недробленый керамзит с размерами цельных гранул 2-10 мм, а его содержание составляет 60% по объему, причем используют отсеянный торф с размерами частиц 3-10 мм. Может быть использован некондиционный керамзит - отсев от производства гравия керамзитового с плотностью 250-600 кг/м³, прошедший процесс обеспыливания и фракционирования. Изобретение позволяет выращивать рассаду и растения при минимальных расходах на приготовление почвогрунта и уход за растениями, обеспечивает оптимальный водовоздушный режим для растений, позволяющий получать повышенные урожаи. 1 з.п. ф-лы, 9 табл.

1. Керамзитовый почвогрунт для выращивания растений, содержащий торф, нейтрализованный до рН 5,5-6,0, минеральные удобрения и керамзит, отличающийся тем, что используют недробленый керамзит с размерами цельных гранул 2-10 мм, а содержание керамзита составляет 60% по объему, причем используют отсеянный торф с размерами частиц 3-10 мм.2. Почвогрунт по п.1, отличающийся тем, что используют некондиционный керамзит - отсев от производства гравия керамзитового с плотностью 250-600 кг/м³, прошедший процесс обеспыливания и фракционирования.