ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧВА И СПОСОБ ЕЁ ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК C05F11/08 C05G3/00 

Изобретение относится к области экологии и сельского хозяйства.

Как известно, экологические свойства и плодородие почвы в первую очередь определяются содержанием в ней гумуса и комковатостью (структурой) почвы.

Гумус создает в почве повышенную воздухоемкость и воздухопроницаемость и сохраняет питательные вещества в водонерастворимом виде. Эти питательные вещества переходят в почвенный раствор только при взаимодействии растений и симбионтных микроорганизмов. Эти процессы описаны в книге Ф.Ю. Гельцер «Симбиоз с микроорганизмами - основа жизни растений», М.: МСХА, 1990.

При этом искусственные грунты обычно изготавливаются из малоплодородных почв различными путями: добавлением питательных веществ в виде биогумуса или других органических удобрений, а также добавлением торфа, минеральных удобрений, добавлением определенных микроорганизмов, минеральных добавок и т.п. Основной недостаток этих способов состоит в отсутствии четкой структуры и низкой биопроизводительности искусственных грунтов.

Лучшими считаются способы с использованием природных комплексов черноземообразующих организмов, включающих беспозвоночных и находящиеся у них внутри культуры микроорганизмов, создающие высокое содержание гумуса и структуры почв (патент RU 2433109, МКИ: COSF 11/08, приор. 05.08.2009). Получающийся экочернозем и способ его получения приняты за прототип.

Недостаток прототипа состоит в недостаточном содержании гумуса и низкой производительности получения экочернозема.

Цель изобретения состоит в повышении содержания гумуса и повышении производительности создания почвы из отходов.

Указанная цель достигается тем, что создано новое вещество «биогрунт воздушный» - искусственная почва, состоящая из равномерно распределенных по объему крупных комков размером 2…10 мм, мелких размером 0,1…0,3 мм и сверхмелких размером до 10 микрон, с общей порозностью не менее 40%, с содержанием органического вещества не менее 20%, кислотностью pH 6…8, имеющая цвет от светло-коричневого до черного, содержащая микрофлору, характерную для девственных черноземов.

Новое вещество имеет следующие свойства:

- высокое содержание гумуса, четко выраженную комковатость (структуру) почвы, повышенную влагостойкость, влагоемкость и воздухопроницаемость.

Указанная цель достигается также тем, что способ получения биогрунта воздушного состоит в том, что смешивают отходы жизнедеятельности животных и другие органо-минеральные отходы, добавляют торф, малоплодородную землю и другие наполнители, полученную смесь дробят до получения не менее 40% мелких комков, отбирают 1…5% смеси и пропускают через дезинтегратор для получения сверхмелких комков, перемешивают их с остальной смесью, добавляют экочернозем в количестве 3…7% от объема смеси и концентрированный почвенный раствор в количестве 1…3% от объема смеси, добавляют сорбирующие добавки до обеспечения порозности не менее 40%, смесь перемешивают пересыпанием в емкости со смещенным центром тяжести до обеспечения однородности, перемещают смесь в неподвижную емкость и выдерживают при оптимальной температуре в пределах 20…37°C не менее 24 часов.

Основное отличие способа получения от прототипа состоит в искусственной организации структуры почвы, за счет использования сорбирующих компонентов, различных по влагоемкости и воздухопроницаемости и отличающихся по размерности частиц. В способе-прототипе переработка смеси и создание гумуса производились в пищеварительном тракте червей, которые проделывали каналы в почве, обеспечивая ее проницаемость, поддерживали температуру, оптимальную для микроорганизмов, и измельчали смесь до потребляемой микроорганизмами. Но при этом производительность переработки определялась скоростью размножения червей, т.е. цикл их удвоения составляет примерно 30 суток. В предложенном способе микроорганизмы из внесенной порции концентрированного почвенного раствора попадают в среду, где они могут размножаться во всем объеме смеси, а удвоение их количества происходит за 20…60 минут. Беспозвоночные в этой работе больше не требуются, а получаемое вещество имеет вышеуказанные свойства, отличающие его от экочернозема.

Особенность финального перемешивания пересыпанием в емкости со смещенным центром тяжести состоит в том, что только таким образом удается получить однородную смесь различных по размеру частиц без слипания.

Если смешиваемые отходы содержат патогенные микроорганизмы и/или семена сорняков, то их необходимо уничтожить, для чего засоренный ими компонент можно измельчить до частиц не более 10 микрон на кавитационном гидроударном дезинтеграторе.

Для ускорения процесса одновременно с внесением концентрированного почвенного раствора можно добавить экочернозем в количестве 3…7% от объема смеси.

Реализация предложенного способа описана на примере с использованием полужидкого помета и фрезерованного торфа, уже состоящего из крупных и мелких частиц.

100 л помета естественной влажности помещают в смесительную емкость со смещенным центром тяжести, добавляют 50-100 л торфа, добавляют специализированный (полученный от переработки помета) концентрированный почвенный раствор 3-6 л, добавляют при необходимости воду, смесь должна быть достаточно влажной, но воздухопроницаемой, и перемешивают. Затем отбирают часть смеси (1-5%), доизмельчают на кавитационном гидроударном дезинтеграторе типа КАГУД до частиц размерностью менее 10 микрон, возвращают в смесительную емкость, добавляют в смесь сорбирующие вещества (торф, измельченную солому, опилки) до достижения достаточной воздухопроницаемости, перемешивают пересыпанием, когда достигают равномерности состава по всему объему, смесь пересыпают в емкость слоем до 40 см. Смесь выдерживают при оптимальной температуре (от 20 до 37 градусов, в зависимости от состава смеси) в течение суток, затем отправляют на склад или потребителю.

Полученный таким способом биогрунт воздушный обеспечивает ускоренный рост растений и высокую урожайность. Цикл его производства из отходов не превышает двух суток вместо месяца для экочернозема.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Биогрунт воздушный - искусственная почва, состоит из равномерно распределенных по объему крупных комков размером 2…10 мм, мелких размером 0,1…0,3 мм и сверхмелких размером до 10 микрон, с общей порозностью не менее 40%, с содержанием органического вещества не менее 20%, кислотностью pH 6…8, имеющая цвет от светло-коричневого до черного, содержащая микрофлору, характерную для девственных черноземов. Способ получения биогрунта воздушного состоит в том, что смешивают отходы жизнедеятельности животных и другие органо-минеральные отходы, добавляют торф, малоплодородную землю и другие наполнители, полученную смесь дробят до получения не менее 40% мелких комков, отбирают 1…5% смеси и пропускают через дезинтегратор для получения сверхмелких комков, перемешивают их с остальной смесью, добавляют концентрированный почвенный раствор в количестве 1…3% от объема смеси, затем добавляют сорбирующие добавки до обеспечения порозности не менее 40%, смесь перемешивают пересыпанием в емкости со смещенным центром тяжести до обеспечения однородности, перемещают смесь в неподвижную емкость и выдерживают при оптимальной температуре в пределах 20-37°C не менее 24 часов. Изобретения позволяют повысить содержание гумуса и повысить производительность создания почвы из отходов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

1. Биогрунт воздушный - искусственная почва, состоящая из равномерно распределенных по объему крупных комков размером 2…10 мм, мелких размером 0,1…0,3 мм и сверхмелких размером до 10 микрон, с общей порозностью не менее 40%, с содержанием органического вещества не менее 20%, кислотностью pH 6…8, имеющая цвет от светло-коричневого до черного, содержащая микрофлору, характерную для девственных черноземов.

2. Способ получения биогрунта воздушного по п. 1, состоящий в том, что смешивают отходы жизнедеятельности животных и другие органо-минеральные отходы, добавляют торф, малоплодородную землю и другие наполнители, полученную смесь дробят до получения не менее 40% мелких комков, отбирают 1…5% смеси и пропускают через дезинтегратор для получения сверхмелких комков, перемешивают их с остальной смесью, добавляют концентрированный почвенный раствор в количестве 1…3% от объема смеси, затем добавляют сорбирующие добавки до обеспечения порозности не менее 40%, смесь перемешивают пересыпанием в емкости со смещенным центром тяжести до обеспечения однородности, перемещают смесь в неподвижную емкость и выдерживают при оптимальной температуре в пределах 20-37°C не менее 24 часов.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что для ускорения процессов переработки и обеспечения безопасности часть компонентов, содержащая патогенные микроорганизмы и семена сорняков, перед смешиванием измельчается до частиц не более 10 микрон на кавитационном гидроударном дезинтеграторе.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что одновременно с внесением концентрированного почвенного раствора вносят экочернозем в количестве 3…7% от объема смеси.