ИЗВЕСТКОВОЕ УДОБРЕНИЕ Российский патент 2012 года по МПК C05D3/02 C05D5/00 C05F5/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для выращивания зерновых и пропашных культур на кислых почвах и осолодевающих солонцовых почвах.

Известно удобрение для кислых почв черноземной зоны, содержащее 84-90 мас.% карбоната кальция, находящегося в мелкодисперсной форме со средними размерами частиц 17 мкм (Шиян П.Н. и др. Новое известковое удобрение. - Журнал "Сахарная свекла". - Колос, N 6, 1993, с.13).

Основным недостатком приведенного известкового удобрения является недостаточная эффективность, выражающаяся в недостаточной урожайности указанных выше сельскохозяйственных культур за ротацию севооборота вследствие того, что мелкодисперсная структура карбоната кальция обеспечивает высокую начальную скорость взаимодействия с почвой, а именно ее раскисления, то есть происходит резкое снижение величины гидролитической кислотности при соответствующем возрастании pH солевое в первой половине ротации севооборота, что позволяет на этой ступени получать по годам высокие прибавки урожайности, но во второй половине ротации севооборота это удобрение действует малоэффективно, так как оно уже провзаимодействовало с почвой на первой ступени ротации севооборота. Поэтому далее его действие как мелиоранта по годам снижается, что отрицательно сказывается на прибавках урожая по годам во второй половине ротации севооборота. В результате общая урожайность за ротацию севооборота недостаточна. В этом случае необходимо проведение дополнительного известкования кислых почв.

Известно также известковое удобрение, содержащее пористую известковую породу (SU №1239129, C05D 3/02, 1986). Это удобрение в отличие от приведенного выше состоит из более крупных (до 0,25 мм) кристаллических малорастворимых частиц, что позволяет ему быстро взаимодействовать с почвой на первой ступени ротации севооборота и, наоборот, его эффективность проявляется только ближе к середине и в конце ротации севооборота. Следовательно, на первой ступени севооборота прибавки урожайности по годам незначительны и только на второй ступени они начинают увеличиваться, то есть продолжительность периода в ротации севооборота со значительными прибавками урожайности по годам в этом периоде. В этом случае также общая урожайность за ротацию севооборота невысока, то есть действие этого удобрения как мелиоранта за ротацию севооборота недостаточно действенно.

Известно известковое удобрение (RU №2078067, C05D 3/02, опубл. 24.07.1997), которое устраняет приведенные выше недостатки и позволяет получить более высокий технический результат, заключающийся в повышении эффективности предлагаемого известкового удобрения путем увеличения урожайности за счет нового свойства предлагаемого мелиоранта, заключающегося в увеличении периода в ротации севооборота со значительным увеличением прибавок урожайности по годам в этом периоде. Это известковое удобрение для зерновых и пропашных сельскохозяйственных культур включает в качестве мелиоранта известняковую муку и в качестве дополнительного мелиоранта - карбонат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:

карбонат кальция - 40-60,

известняковая мука - 60-40.

Недостатком является ослабление его эффективности как мелиоранта уже на второй и последующие годы севооборота, что ведет к необходимости дополнительного известкования почвы небольшими дозами активного мелиоранта уже после первого года севооборота. Это объясняется следующим. Карбонат кальция химического синтеза (ККС) в течение первого вегетационного периода обеспечивает резкое улучшение агрохимических характеристик почвы. Максимальное снижение форм почвенной кислотности происходит в первые месяцы после внесения мелиоранта, а в дальнейшем происходит постепенное снижение эффекта процесса мелиорации как в течение первого года, так и в течение последующих лет действия мелиоранта.

Известняковая мука вследствие низкой растворимости частиц углекислого кальция аморфного строения не обеспечивает быстрого улучшения агрохимических характеристик почвы. Максимальная эффективность действия известняковой муки как мелиоранта отмечается после третьего года внесения ее в почву. Причем известняковая мука не обеспечивает достаточного снижения форм почвенной кислотности в абсолютных величинах. При внесении известняковой муки даже в период проявления ее максимальной активности величина гидролитической кислотности снижается меньше чем на 1-1,2 мг-экв на 100 г почвы, чем при внесении ККС.

Двухкомпонентное известковое удобрение, состоящее из ККС и известняковой муки, обеспечивает высокие прибавки урожая по первому году действия, но со второго года к третьему происходит достоверное снижение продуктивности выращиваемых сельскохозяйственных культур. Для этого известкового удобрения прототипа характерна неравномерность хода процесса мелиорации и резкое снижение активности по годам последействия.

Применяемые для химической мелиорации известковые материалы различаются по силе и интенсивности воздействия в динамике во времени на агрохимические характеристики почвы.

Известно удобрение для кислых и слабокислых почв - карбонат кальция химического синтеза (ККС), получаемый в качестве побочного продукта на предприятиях (ТУ-113-03-22-03-88), он имеет тонкий гранулометрический состав (остаток на сите 0,1 мм - 1%), обладает большой удельной поверхностью и высокой энергией снижения форм почвенной кислотности.

Основным недостатком известного известкового удобрения является резкая неравномерность процесса мелиорации в динамике после его внесения в почву. Карбонат кальция химического синтеза обеспечивает быстрое, в течение нескольких месяцев, снижение кислотности почвы, но при этом в дальнейшем происходит неуклонное снижение эффекта мелиорации. Вследствие этого не обеспечивается поддержания оптимальных значений почвенной кислотности при выращивании посевов сахарной свеклы, в результате урожайность оказывается недостаточно высокой.

Известно удобрение для кислых и слабокислых почв - дефекат (ТУ-9112-005, 00008064-95, Горовкина Е.А. «Известкование почв в районах свеклосеяния» Киев, «Урожай», 1976, стр.56, Конкин В.Г. «Дефекат для химической мелиорации почв // Химизация сельского хозяйства. 1989. - 1. - стр.25-26) - фильтрационный осадок сахарного производства на сахарных заводах. Известь, используемая для очистки свекловичного сока, выпадает в виде мельчайшего осадка углекислого кальция с размером частиц около 17 мкм. Дефекат в зоне черноземных почв является высокоэффективным мелиорантом под посевы сахарной свеклы на почвах с гидролитической кислотностью выше 1,8-2,0 мг-экв на 100 г почвы.

Известное однокомпонентное известковое удобрение недостаточно эффективно снижает почвенную кислотность в первые месяцы после внесения. При этом рост корней растений сахарной свеклы не достигает максимально возможных величин. В итоге его использование не позволяет получать высокие прибавки урожая от известкования.

Известно также удобрение для кислых и слабокислых почв - жженая известь (ГОСТ 9179-77, Кедров-Зихман O.K. Известкование дерново-подзолистых почв в травопольных севооборотах. М.: Сельхозгиз, 1952, стр.79).

Особенностью известного удобрения является резкое и сильное снижение кислотности почвы в первые сроки после внесения, что позволяет значительно повысить урожай первой культуры.

Основным недостатком известного удобрения является переход реакции почвенной среды в щелочной диапазон при внесении его в полных дозах по гидролитической кислотности, и следующее затем быстрое снижение эффективности процесса мелиорации.

Резкая неравномерность процесса мелиорации, нестабильное состояние кислотности почвы в год прямого действия мелиоранта не позволяют получить от известкового удобрения максимально возможные прибавки урожайности.

Известно известковое удобрение, включающее 50 мас.% карбоната кальция химического синтеза и 50 мас.% дефеката (Шиян П.Н. и др. «Новое известковое удобрение» // Сахарная свекла, 1993 - 6 - стр.13-15).

Недостатком известного удобрения является недостаточно высокая эффективность процесса снижения кислотности почвы. Эквивалентные по CaCO₃ полные одинарные нормы раздельно применяемых материалов в известном двухкомпонентном известковом удобрении не обеспечивают снижение гидролитической кислотности до оптимального уровня. Кроме того, количественное соотношение компонентов в известном удобрении не обеспечивает положительного сочетания преимуществ, имеющихся у отдельно применяемых компонентов, - быстрое начальное действие карбоната кальция химического синтеза и сильное последействие дефеката. В итоге действие известкового удобрения характеризуется неравномерностью хода процессов мелиорации во время роста и развития посевов и снижением урожайности сахарной свеклы.

Изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в увеличении урожайности зерновых и пропашных культур в первой половине ротации севооборота за счет повышения эффективности известкового удобрения и пролонгации действия удобрения в последующий период за счет расширения диапазона фракций порошка удобрения.

Указанный технический результат достигается тем, что в известковом удобрении, преимущественно для кислых почв и осолодевающих солонцовых почв, представляющем собой мелиорант в виде содержащего карбоната кальция дефеката, представляющего собой фильтрационный осадок свеклосахарного производства, в качестве мелиоранта использован дефекат химической формулы CaCO₃+MgCO₃ в виде рассыпчатого порошка с фракцией до 5,0 мм и 45 мас.% и с содержанием органического вещества 20 мас.%.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг.1 - схема установки для производства известкового удобрения.

Данное известковое удобрение применяется на всех видах почв, требующих раскисления, под все сельскохозяйственные культуры. Способствует повышению плодородия почв, улучшению воздушного режима и жизнедеятельности почвенной микрофлоры, повышению урожайности и улучшению качества продукции. Основное назначение - химический мелиорант кислых почв и осолодевающих солонцовых почв.

Усиление антропогенной нагрузки на почву приводит к значительным отрицательным последствиям: активизации процесса декальцификации, некомпенсируемой минерализации гумуса старопахотных почв, снижению их плодородия и буферности.

В Воронежской области имеется более 2 млн. га пахотных земель, которым присущ резко выраженный дефицит кальция, в том числе 703 тыс.га, или 24% площади пашни занимают кислые почвы. Наблюдаются также, особенно в северных районах, прогрессирующие потери гумуса, сопровождающиеся повышением почвенной кислотности.

Наиболее перспективным местным материалом для окультуривания почв с дефицитом кальция является дефекат - отход свеклосахарного производства. Общий выход дефеката составляет 10-12% от массы переработанной свеклы. Химический состав дефеката дает возможность рассматривать его не только как известковое, но и как комплексное удобрение. С 40 т/га дефеката вносится: N₁₂₀P₁₀₀K₁₈₀; 0,06-0,12 кг/га цинка, что при средней обеспеченности почвы этим элементом питания удовлетворяет ее потребность только на 30%; 0,44-0,48 кг/га меди. При недостатке этого элемента в почве эта доза составляет 1/4 рекомендуемой нормы. Больше с 40 т/га дефеката поступает Mn, Co, Pb, что превышает рекомендуемую норму и требует контроля за их накоплением в почве.

Согласно настоящему изобретению предлагается разработка нового известкового удобрения, состоящего из карбоната кальция и карбоната магния следующей общей химической формулы: CaCO₃+MgCO₃. Данное удобрение реализуется под торговым названием "Эко-Оргамин".

Общая характеристика состава: CaCO₃+MgCO₃ - 45%, N - 0,2%, P₂O₅ - 0,5%, K₂O - 0,5% (мас.%) с содержанием органического вещества 20% и полученного из фильтрационного осадка свеклосахарного производства, pH 7,8-9,0. Удобрение получено путем измельчения исходного сырья до порошкового рассыпчатого состояния.

Дефекат - фильтрационный осадок, образующийся на стадии очистки (сатурации) диффузионного сока сахарной свеклы, в результате фильтрации соков на пресс-фильтрах. В основном он состоит из CaCO₃ (до 75%), некоторого количества сахара, адсорбционных органических веществ, несахаров, которые в процессе обработки соков образуют с кальцием нерастворимые соединения или адсорбируются на поверхности CaCO₃ (табл.1).

Таблица 1 Состав дефеката* Ингредиент мас.% Сахар 2,0 Пектиновые вещества 1,7 Углекислый кальций 74,2 Азотистые органические вещества, 5,9 в том числе азот 0,9 Безазотистые органические вещества 9,5 Известь в виде солей разных кислот 2,8 Прочие минеральные вещества, 3,9 в том числе фосфорная кислота 1,7 *Состав дефеката в % по данным Дмитротарановского сахарного завода (Белгородская обл.)

Ниже рассматривается пример производства известкового удобрения на конкретной линии (фиг.1).

Влажный материал подается в расходный бункер 1 по ленточному конвейеру. Из бункера с помощью вибропитателя 2 материал подается в приемную воронку топочно-сушильного агрегата 3. Отходящие газы (пары) из сушилки отводятся с помощью вытяжного вентилятора 4. В вытяжной магистрали установлен блок циклонов (инерционный пылеуловитель) 5 для очистки отходящих газов от пыли. Пыль, оседающая в циклонах, накапливается в бункере-сборнике, в нижней части которого находится затвор для выгрузки пыли.

Из сушилки сухой материал попадает в приемную воронку охладителя 6, где происходит снижение температуры материала. Отходящий воздух (пары) из охладителя отводится с помощью вытяжного вентилятора 7. В вытяжной магистрали установлен блок циклонов (инерционный пылеуловитель) 8 для очистки отходящего воздуха от пыли. Пыль, оседающая в циклонах, накапливается в бункере-сборнике, в нижней части которого находится затвор для выгрузки пыли.

Из охладителя, элеватором 9 через распределитель с перекидным клапаном 10 материал подается на грохота 11, где разделяется на фракции: размером 0,0-5,0 мм и размером более 5,0 мм. Некондиционный материал (в период выхода сушилки на рабочий режим - 10-15 минут) через распределитель с перекидным клапаном 10 возвращается на досушку. Рабочая фракция размером 0,0-5,0 мм накапливается в бункере-накопителе 12. Фракция более 5,0 мм сбрасывается в отвал.

Управление линией сушки для приведения конечного продукта до влажности не более 20%, охлаждения и классификации материала осуществляется оператором с пульта управления 13.

Из бункера-накопителя материал поступает на установки для затаривания мешков типа биг-бэг 14. Установки оборудованы автономными пультами управления.

Были проведены исследования по изучению эффективности удобрения "Эко-Оргамин" в сравнении с навозом КРС и полным минеральным удобрением на выщелоченном черноземе Воронежской области.

В результате применения модифицированного по изобретению дефеката установлена тенденция к увеличению содержания органического вещества в почве; на 4,7-5,5 мг-экв/100 г почвы возросла сумма обменных оснований, что составило 17-20% от неудобренного контроля, за счет этого - увеличение емкости поглощения на 0,5-1,1 мг-экв/100 г почвы, на 12% увеличилась степень насыщенности почвы основаниями, изменилась почвенная кислотность - из слабокислой стала нейтральной. Значения pH увеличились на 1,4-1,6 в пахотном слое и на 0,8-1,0 - в подпахотном; до 0,7-0,8 мг-экв/100 г почвы снизилась гидролитическая кислотность почвы.

Положительное влияние навоза на почвенную кислотность было менее выраженным по сравнению с дефекатом. В отличие от дефеката и навоза применение минеральных удобрений оказывало подкисляющее действие на почву.

Весьма представительным показателем изменения плодородия почвы является ее ферментативная активность. В результате применения дефеката по изобретению установлено увеличение протеазной активности почвы на 39-62%. Благоприятное сочетание физико-химических свойств почвы в вариантах с дефекатом способствовало активизации деятельности уробактерий на 8-24%. Действие навоза на уреазную активность почвы было слабее по сравнению с дефекатом. А при внесении в почву N₉₀P₆₀K₆₀ наблюдалось ее снижение, что связано с подкислением почвенной среды. Улучшение физико-химических свойств почвы в результате применения дефеката способствовало накоплению в ней биологического азота за счет усиления азотфиксирующей способности и возрастания энергии нитрификации. Изменение величины азотонакопления на 72% связано с изменением содержания кальция в почвенно-поглощающем комплексе.

Высокий уровень биологической активности почвы под влиянием дефеката приводит к улучшению азотного питания растений. Отмечалось увеличение содержания нитратов в почве на дефекатированных делянках в 1,3-1,5 раза. В исследованиях установлена достоверная корреляционная зависимость между содержанием в почве минеральных форм азота и органическим веществом, количеством минерального азота и ферментативной активностью почвы (при R=0,60).

Одновременно при внесении дефеката наблюдалось увеличение содержания подвижного фосфора на 10-23% по сравнению с неудобренным фоном. Результирующим фактором изменения плодородия почвы под влиянием удобрений является урожайность сельскохозяйственных культур. Применение дефеката способствовало увеличению урожайности зерна озимой пшеницы на 7-11 ц/га, улучшению его качества: возросла общая стекловидность зерна, увеличилось содержание белка и клейковины в зерне.

Таким образом, применение удобрения "Эко-Оргамин" на выщелоченном черноземе Воронежской области, способствуя улучшению его физико-химических свойств, активизации биохимических процессов в почве, является важным приемом повышения почвенного плодородия и увеличения продуктивности зерновых культур.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Известковое удобрение для кислых почв и осолодевающих солонцовых почв представляет собой мелиорант в виде содержащего карбонат кальция дефеката. Дефекат представляет собой фильтрационный осадок свеклосахарного производства. Используют дефекат химической формулы CaCO₃+MgCO₃ в виде рассыпчатого порошка с фракцией до 5,0 мм и 45 мас.% и с содержанием органического вещества 20 мас.% при влажности 20%. Изобретение позволяет увеличить урожайность зерновых и пропашных культур в первой половине ротации севооборота, а также получить известковое удобрение пролонгированного действия. 1 табл., 1 ил.

Известковое удобрение преимущественно для кислых почв и осолодевающих солонцовых почв, представляющее собой мелиорант в виде содержащего карбонат кальция дефеката, представляющий собой фильтрационный осадок свеклосахарного производства, отличающееся тем, что в качестве мелиоранта использован дефекат химической формулы CaCO₃+MgCO₃ в виде рассыпчатого порошка с фракцией до 5,0 мм и 45 мас.% и с содержанием органического вещества 20 мас.% при влажности 20%.