СУБСТРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ В ЗАЩИЩЕННОМ ГРУНТЕ Российский патент 2009 года по МПК A01G31/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для производства субстратов для тепличных и парниковых хозяйств.

Успешное выращивание растений в условиях закрытого грунта во многом зависит от подбора почвенного субстрата и составных его компонентов, при этом необходимо учитывать физические, химические, биологические свойства исходных компонентов, которые определяют характер и свойства получаемых субстратов.

Как правило, основой тепличного субстрата служат различные виды торфа и другие органические материалы. В овощеводстве закрытого грунта широкое распространение получило культивирование растений на верховом торфе, в который добавляют определенное количество минеральной составляющей и питательных элементов.

При составлении грунтовых смесей используют низинный и верховой торф [Глунцов Н.М. Применение удобрений в тепличном хозяйстве, Московский рабочий, 1987, с.143.], речной и морской ил, компост из сосновой коры [Компостированная кора - перспективный субстрат для теплиц. Информационный листок №86-78, ЦНТИ].

Применяют также перегной, дерновую землю, резаную солому и соломенные тюки, отходы деревоперерабатывающей промышленности, а также бурый уголь.

Общим недостатком приготовления органических субстратов природного происхождения является необходимость дополнительного их известкования, низкая обеспеченность микроэлементами и короткий срок их эксплуатации, для повышения которого органические субстраты необходимо дополнительно обрабатывать, в частности, горячим бензином. Растения на органогенных субстратах часто поражаются болезнетворной микрофлорой А за счет быстрого уплотнения субстратов, снижается общая порозность и нарушается газовый режим корневой системы.

Известно использование для выращивания растений субстратов минерального происхождения, например пемзы, керамзита цеолита, перлита, модифицированных органическими и биологическими добавками.

Так, например, известен субстрат из базальтовых горных пород, в состав которых входит комплекс макро- и микроэлементов. [Авт. свид. СССР 923473, кл. A01G 31/00, от 1982 г.]

Однако обладая высокой гигроскопичностью и пористостью, базальтовое волокно быстро теряет влагу и требует дополнительных поливов, что повышает общие затраты.

Известны субстраты, приготовленные из чистого цеолита клиноптилолита, однако за счет участия цеолитов в реакциях нитрофикации аммонийного азота они требуют обязательного обогащения элементами питания [Применение природных цеолитов в народном хозяйстве. Кемерово-Новостройка, 1989, с.136-140, Доклады Республиканской конференции "Теоретические и прикладные проблемы внедрения природных цеолитов в народное хозяйство", патент РФ №2156566, МКИ A01G 31/00, опубл.2000 г.].

Субстраты на основе пемзы и керамзита вследствие высокой пористости в процессе длительной эксплуатации засоляются.

В патенте РФ №2115300, кл A01G 31/00, опубл. 1998.07.20, предлагается использование для выращивания растений в защищенном грунте коры с минеральными добавками и цеолита гейландиклиноптилолитовой формы фракции 0,5-3,0 мм в количестве до 10%, а в патенте РФ №2183058, кл. A01G 31/00, опубл.2002.06.10, предлагается использование природной цеолитсодержащей породы (анальцимосодержащей породы), предварительно измельченной и обработанной раствором биофильных питательных элементов.

Широко используется для теплично-парниковых хозяйств перлит [ГОСТ 10832-91] и специально изготовленная фракция перлитового песка - агроперлит [ТУ 5712-005-04002183-01]. Он используется в чистом виде [Мюллев Ф.И. Выращивание сеянцев в теплице на перлите, РЖ. Лесоводство, Агролесомелиорация, 1981, т. №10, с.25] или в составе легких смесей.

Перлит имеет нейтральный показатель рН, и при выращивании растений в чистом перлите может произойти сдвиг рН субстрата в щелочную сторону, что угнетающе действует на рост растений и заблокирует доступность для них питательных веществ.

Так, например, в патенте РФ №2102870, кл. А01Н 4/00, опубл. 1996.11.10, используется прокаленный перлитовый песок, пропитанный жидкой минеральной средой, при этом дополнительно вводят 20-100 мг/л тетраметилтиурамдисульфида (ТМТД) или 25-100 мг/л нистатина для снижения риска "зарастания" среды микроорганизмами.

В патенте РФ №2164365, кл. A01G 1/00, опубл. 2001.03.27, в качестве субстрата предлагается использование смеси перлита и верхового мха, взятых в равных долях.

В патенте РФ №2278494, кл. А01С 1/06, опубл. 2006.06.27, используют перлита 26-81% в смеси с глауканитом и/или ашаритом.

В Авт. свид. СССР №1771611, кл. А01G 31/00, опубл. 1992 г., в качестве субстрата предлагается использование перлита, минеральных удобрений и физиологически активных препаратов, полученных из бурого угля, - гуматсодержащие препараты - в соотношении 250:1.

Известен субстрат для выращивания растений in vitro, включающий перлит, пропитанный жидкой агаризованной питательной средой. Такая среда благоприятна для заложения корней, но при этом увеличивается расход питательной среды, особенно агара, и увеличиваются затраты труда. При содержании 5-8 г/л агара плохо развиваются корни второго порядка и никогда не развиваются корневые волоски. При уменьшении содержания агара в среде развиваются "стекловидные" растения, которые при пересадке в нестерильные условия погибают [Авт. свид. СССР №1683582, А01Н 4/00, опубл. 1991.10.15].

Задачей изобретения является создание субстрата, обеспечивающего эффективное развитие корневой системы растений.

Поставленная задача решается тем, что субстрат для выращивания растений в защищенном грунте, содержащий перлит с питательными элементами, включает перлит, предварительно обработанный 0,01-0,04% водным раствором органической кислоты.

Целесообразно использовать перлит преимущественно грузинского и венгерского месторождений.

В качестве органической кислоты обычно используют винную, щавелевую, уксусную, лимонную кислоты.

Для получения субстрата использовали перлит грузинского или венгерского месторождения, исследовав их агрохимический состав и ионообменные свойства. В качестве раствора использовали питательную смесь Ольсена. Перлит - влагоемкий и сыпучий материал, поглощает и удерживает влагу и воздух в порах, нейтрален и не выделяет кислоту, грубозернистая структура гарантирует воздухопроницаемость, необходимую для нормального развития корней.

Агрохимический состав исходного сырья приведен в таблице 1.

Таблица 1 рНNH₄NO₃PCaMgFeMnКSПерлит груз. месторождения6,69,80,1526,2249,9121,850,30,3765,412,5Перлит венг. месторождения6,59,10,2627,0252,453,552,60,04256,111,8

Установлено, что образцы перлита практически не отличаются по содержанию биогенных элементов, концентрации микро- и макроэлементов от, в частности, образцов торфа.

Ионообменные свойства перлита представлены в таблице 2.

Таблица 2Концентрация раствора, %Сорбция Mg⁺² из раствора MgSO₄Сорбция из раствора NH₄NO₃NO₃NH₄ВенгрияГрузияВенгрияГрузияВенгрияГрузия0,1152,450,869,79,745,98,30,2191,4142,2528,1412,661,429,40,3254,0101,6315,216,569,130,7

Органические кислоты принимают непосредственное участие в работе цикла Кребса, участвуют в большинстве реакций фотосинтетического и окислительно-восстановительных циклов, обусловливают необходимое соотношение катионов и анионов при поступлении питательных веществ в корни. Положительное влияние органических кислот (в концентрации 0,005-0,03%) на рост и развитие растений, кроме биостимулирующего эффекта, можно объяснить тем, что под их действием перлит приобретает микропористую структуру. И после обработки кислотой перлит характеризуется наличием химически активных центров по типу поглощающего почвенного комплекса, и инертный материал приобретает свойства, близкие к почвенным.

Использование подготовленного таким образом перлита позволяет в несколько раз увеличить его сорбционные показатели относительно биогенных элементов. С одной стороны, наблюдается пролонгированное действие макро- и микроэлементов за счет приобретения перлитом микропористой структуры, с другой - происходит более экономный расход минеральных удобрений.

В частности, винная кислота не только положительно влияет на рост и развитие растений, но и улучшает физико-химические свойства перлита, а в домашних условиях целесообразно использовать лимонную кислоту 0,015% концентрации.

Анализ сорбционных характеристик агроперлитов, полученных из сырья Грузии, показал, что оптимальная концентрация питательного раствора составляет 0,2%, для перлита венгерского происхождения оптимальна 0,15% концентрация питательного раствора.

При эксплуатации субстратов из агроперлитов возможно применение любых форм удобрений в указанных ранее концентрациях. Лучшие результаты получены при чередовании комплексных удобрений, содержащих кроме макроэлементов и микроэлементы, при этом лучший результат при эксплуатации грузинского перлита будет получен на фоне комплексных удобрений с более высоким содержанием калия.

При выращивании рассады и декоративных растений применяются общепринятые методики, включающие норму посева, уход за всходами и проростками, соблюдение оптимального температурного режима, системы минерального питания.

Из приведенных данных фиг.1-7 видно, то обработка перлита 0,01% растворами органических кислот приводит к увеличению сорбционных свойств материала. Так, сорбция кальция перлитом венгерского месторождения из 0,02-0,03% раствора Са(NO₃)₂ на фоне винной кислоты возросла в 1,2-1,7 раза по сравнению с остальными вариантами опыта.

Пример

Использовали перлит грузинского или венгерского месторождения фракции 0,315-2,5 мм и насыпной плотности 65-100 кг/м³. Меньшие по размеру частицы (перлитовый песок) обладают высокой насыпной плотностью (более 200 кг/м³), они менее воздухоемки. Более крупные (более 5 мм) - непрочны.

Перлит помещают на 15-20 минут в 0,01-0,04% водный раствор винной кислоты так, чтобы раствор кислоты полностью покрывал взятый перлит. Обработку перлита проводят при комнатной температуре, остаточную кислоту сливают.

Аналогично проводят обработку перлита другими органическими кислотами.

Рост и развитие растений, культивированных на заявленном субстрате, представлены в таблице 3. Культуры: 1- озимая пшеница, 2- листовая свекла, 3 - салат "Ромэн". Учет показателей прироста опытных растений и объема корней производили после 60 суток культивирования. В качестве раствора использовали питательную смесь Ольсена.

Содержание фотосинтетических пигментов в листьях при выращивании растений на заявленном субстрате (мг/100 г) сырой массы представлены в таблице 4.

Обработанный предлагаемым образом агроперлит можно использовать также в качестве дополнителя к почвенным смесям: речному песку в соотношении 1:3, торфу в соотношении 1:1 и др.

Агроперлит для укоренения черенков цветочно-декоративных растений, например гвоздики, обычно используют с насыпной плотностью 65-80 кг/м³ и преимущественным размером зерен 0,315-2,5 мм (из мелкого сырья фракции 0,14-0,63 мм);

- для укоренения зеленых черенков плодовых культур (семечковых - яблони, груши, айва и косточковых - абрикосы, вишня, слива) используют агроперлит с насыпной плотностью 85 кг/м³ и преимущественным размером зерен 0,63-2,5 мм (из средней фракции сырья 0,315-2,5 мм); или агроперлит с насыпной плотностью 90-100 кг/м³ и преимущественным размером зерен 1,25-5,0 мм (из крупной фракции сырья 0,63-2,5 мм);

- для контейнерного выращивания посадочного материала используют агроперлит с насыпной плотностью 75-85 кг/м³ и преимущественным размером зерен 0,63-2,5 мм (из средней фракции сырья 0,315-2,5 мм);

- для выращивания кактусов - агроперлит с насыпной плотностью 90-100 кг/м³ и преимущественным размером зерен 0,315-2,5 мм (из крупной фракции сырья 0,63-2,5 мм);

- для выращивания цветов и горшочных растений используют агроперлит с насыпной плотностью 75-85 кг/м³ и преимущественным размером зерен 0,63-2,5 мм (из сырья средней фракции 0,315-1,25 мм).

Обработанный предлагаемым образом агроперлит можно использовать также в качестве дополнителя к почвенным смесям: речному песку в соотношении 1:3, торфу в соотношении 1:1 и др.

Использование заявляемого субстрата положительно сказывается на росте и развитии растений:

- наблюдается активизация роста надземной части и развития корневой системы растений в среднем в 1,4-2,6 раза,

- увеличивается биосинтез фотосинтетических пигментов в 1,3-1,8 раза,

- возрастает поступление в растение элементов минерального питания при культивировании на субстратах, обработанных кислотами.

Положительный эффект от применения агроперлита по времени проявляет себя до полного разрушения зерен, до 3-х - 4-х лет.

Таблица 3Состав субстратаМесторождение перлитаКультураПрирост, смОбъем корней, см³Контроль без обработкивенгерское147,720,1222,811,0315,96,7Контроль без обработкигрузинское140,619,3221,510,5315,06,1Обработка винной кислотой 0,005%венгерское168,329,3232,017,8320,49,4винная кислота 0,01%184,634,8240,122,4327,413,5винная кислота 0,02%185,137,4240,923,5328,013,9винная кислота 0,03%184,833,4241,321,9328,512,8винная кислота 0,04%182,430,9239,520,7325,812,3Обработка винной кислотой 0,005%грузинское165,828,4231,517,0319,68,9винная кислота 0,01%177,933,4239,721,2325,212,8винная кислота 0,02%178,234,2240,121,9325,813,0винная кислота 0,03%176,132,7238,420,8323,612,5винная кислота 0,04%174,530,7235,919,8320,912,0

Таблица 4Состав субстратаМесторождение перлитаХлорофиллаХлорофилл bКаротиноидыКультура123123123Контрольвенгерское50,126,425,09,615,75,927,39,814,6Контрольгрузинское47,823,521,99,415,15,325,910,113,7Обработка винной кислотой 0,005%венгерское69,439,733,419,422,711,839,417,822,60,01%89,748,645,622,927,914,945,822,327,50,02%86,543,940,620,726,515,044,921,726,90,03%91,355,349,423,430,116,850,125,728,90,04%84,442,739,521,125,815,341,720,926,1Обработка винной кислотой 0,005%грузинское61,937,530,917,821,910,035,917,421,80,01%85,445,941,720,326,912,144,320,526,00,02%82,741,739,219,824,214,740,820,925,20,03%83,140,938,420,227,113,845,121,026,80,04%86,342,737,921,326,213,139,419,624,7

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для производства субстратов для тепличных и парниковых хозяйств. Субстрат включает перлит, предварительно обработанный 0,01-0,04% водным раствором органической кислоты. В качестве органической кислоты используют винную, щавелевую, уксусную, лимонную кислоты. Для создания субстрата используют перлит преимущественно грузинского и венгерского месторождений. Изобретение позволит обеспечить эффективное развитие корневой системы растений. 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 табл.

1. Субстрат для выращивания растений в защищенном грунте, содержащий перлит с питательными элементами, отличающийся тем, что субстрат включает перлит, предварительно обработанный 0,01-0,04%-ным водным раствором органической кислоты.2. Субстрат по п.1, отличающийся тем, что в качестве органической кислоты используют винную, щавелевую, уксусную, лимонную кислоты.3. Субстрат по п.1, отличающийся тем, что используют перлит преимущественно грузинского и венгерского месторождений.