Биологическое удобрение Российский патент 2017 года по МПК C05G1/00 A01B79/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к биологическим удобрениям, и может быть использовано как средство повышения урожайности сельскохозяйственных культур и сохранения плодородия почвы.

Уровень техники

Известно органоминеральное удобрение, включающее торф и карбамид, при этом торф взят в качестве биологически активной органической основы, а органоминеральное удобрение дополнительно содержит биокатализатор при следующих соотношениях компонентов, мас.%

Карбамид 0,2-2,8 Биокатализатор 0,5-0,9 Торф Остальное

(см. пат. RU №2215718, кл. C05F 11/02, опубл. 10.11.2003 г.).

Недостатками этого удобрения на черноземных почвах являются увеличение гидролитической кислотности почвы и дороговизна добычи и перевозки торфа.

Известно удобрение, включающее пшеничную измельченную солому, которую заделывают в почву осенью лущильником на глубину 10-12 см, и азот, который вносят весной под культивацию (см. Н.М. Нурмухаметов. «Солома и сидераты - важное средство повышения микробиологической активности почвы», Ж. «Земледелие», №6, 2001, с. 14).

Недостатком данного удобрения является то, что солома и минеральные удобрения вносят в разное время года и поэтому разложение соломы происходит медленно и происходит активизация аммонифицирующей способности почвы, что снижает доступность азота для растений.

Известно удобрение, включающее пшеничную измельченную солому и заделку ее в почву с удобрениями. В качестве удобрений используют смесь спиртовой барды в количестве 150-200 л/га и минеральной воды в количестве 50-60 л/га. (см. патент RU №2229782 C1, МПК ⁷ А01В 79/02, А01С 21/00).

Недостатком данного удобрения является то, что в его составе - недостаточное количество азота, что не позволяет создать условия для быстрого разложения соломы. А также недостатком является ограниченная возможность в использовании минеральной воды предложенного состава.

Известно удобрение реализованное по способу, при котором солому запахивают вместе с минеральными удобрениями в весенний период на определенную глубину (патент №2050763, А01В 79/02, 13/16, 1995).

Однако при таком способе солома слабо минерализуется и повышаются затраты на минеральные удобрения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятым авторами за прототип является удобрение, в качестве которого, используется солома зерновых колосовых культур и азотные удобрения. Соотношение основной и побочной продукции (соломы) составляет 1-1. Измельченную солому заделывают в почву лущильником на глубину 10-12 см. Внесение в почву соломы вызывает интенсивное размножение целлюлозоразлагающей микрофлоры, свободноживущих и симбиотических азотфиксаторов, аммонификаторов, а также повышает общую биологическую активность почвы (Русакова И.В. и др. Солома важный фактор биологизации земледелия // Земледелие №1. – 2003. - С. 9)

Недостатком данного удобрения является то, что в условиях летнего и осеннего периода минерализация соломы проходит медленно за счет недостатка влаги.

Раскрытие изобретения

Задачей предложенного изобретения является разработка биологического удобрения, обладающего оптимальным соотношением питательных веществ, повышающих урожай сельскохозяйственных культур и сохраняющих плодородие почвы.

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемого изобретения, сводится к повышению плодородия почвы за счет биологического удобрения.

Технический результат достигается с помощью биологического удобрения, включающего солому зерновых культур и жидкие азотные удобрения, при этом оно дополнительно содержит навозную жижу и микроудобрения (сернокислый марганец MnSO₄*5H₂O), причем используют солому зерновых колосовых культур: озимой пшеницы или ячменя, а в качестве азотных удобрений используют карбамидно-аммиачную смесь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Солома зерновых культур 36,2-40,5 Карбамидно-аммиачная смесь 0,6-0,7 Микроудобрения (сернокислый марганец - 0,003% раствор) 1,0-1,2 Навозная жижа Остальное

Сущность получения биологического удобрения заключается в следующем.

Необходимо уборку зерновой культуры (озимой пшеницы или ячменя) провести комбайнами с измельчителями. Далее смешать предлагаемые компоненты и обработать удобрением предварительно измельченную солому, и тут же заделать дисковыми лущильниками ЛДГ-20, ЛДГ-15А и дисковыми боронами БДТ-10, БДТ-7,0А, БДТ-3,0 в почву. Если измельчители отсутствуют, то уборочные средства, (комбайны) оборудуют роторными измельчителями (ПУН-4, ПУН-6), которые обеспечивают соломенную резку размером не более 3…5 см и ее равномерное распределение по полю. Выход соломы рассчитывают исходя из соотношения основного урожая (зерно) и побочной продукции (солома) как 1:1. В зависимости от выхода соломы рассчитывают и остальные компоненты. При оценке соломы злаковых культур как составной части органического удобрения большое значение придается содержанию в ней питательных веществ,

Для успешной минерализации соломы немаловажное значение имеет соотношение C:N (углерода к азоту). Соотношение C:N как 1:20-30 является оптимальным, так как в этом случае более энергично происходит разложение органических соединений и наиболее целесообразно используется азот почвы. Если соотношение C/N чрезмерно велико, то недостаток азота будет служить фактором, ограничивающим процесс разложения. Если же это соотношение слишком мало, то образуется такое большое количество аммиака, что он становится токсичным для бактерий.

Соотношение С:N у озимой пшеницы - 1:80-90; у озимого ячменя - 1:70-80, поэтому для более эффективного разложения соломы необходимо внести определенное количество азота, чтобы соотношение C:N как 1:20-30 было соблюдено. Если соотношение больше 1:30, то в почве преобладают процессы иммобилизации - подвижных форм азота и зольных элементов бактериями, и растения будут испытывать их недостаток. При внесении в почву соломы злаковых культур из-за небольшого содержания в ней азота необходимо учитывать закрепление его микробиотой, которое длится до тех пор, пока соотношение C:N в свежей соломе не снизится до 1:20. Для ускорения этого процесса необходимо внесение азотных удобрений.

Минеральный азот для ускорения разложения соломы нужно вносить в аммонийной форме, так как аммоний лучше, чем нитраты, поглощается микроорганизмами. При запашке соломы лучше использовать КАС - карбамидо-аммиачную смесь. В составе карбамидно-аммиачной смеси азот представлен в трех формах: аммиачной, нитратной и амидной. В растворах КАС создается эффект взаимного растворения (карбамида и аммиачной селитры), что позволяет получать удобрения с более высокой концентрацией азота без риска высаливания (выпадения кристаллов).

В настоящее время выпускают несколько марок КАС, где суммарная массовая доля азота составляет: КАС-28-(27,7-28,3%); КАС-30-(29,7-30,3%); КАС-32-(31,7-32,3%); КАС-34-(33,7-34,3%). Массовое соотношение между карбамидом и селитрой у этих марок сохраняется на уровне 0,74-0,8. Щелочность в пересчете на свободный аммиак 0,02-0,1%.

За основу берем марку КАС-28, если используются другие марки, то необходимо концентрацию привести к 28% как у марки КАС-28.

Для ускорения микробиологических процессов необходимо внесение органических удобрений, которые являются энергетическим материалом и источником пиши для почвенных микроорганизмов. В качестве органических удобрений используется навозная жижа, которая очень богата микрофлорой, т.е. является источником «свежих микроорганизмов». Получают навозную жижу на фермах с бесподстилочным содержанием животных, там, где для очистки животноводческих помещений применяют гидросмыв. Навозная жижа - это жидкость, состоящая в основном из мочи животных, а также образующаяся при разложении навоза. Является ценным, быстродействующим азотно-калийным удобрением. Навозную жижу собирают в жижесборники, устанавливаемые при скотных дворах и навозохранилищах. В навозной жиже крупного рогатого скота содержится 0,26% азота, 0,12 фосфора и 0,38% калия; свиней - соответственно 0,31, 0,06 и 0,36%. В навозной жиже из коровяка примерно 0,09% азота; 0,03 - фосфора и 0,28% калия. Все питательные вещества навозной жижи находятся в доступной для растений форме. По коэффициенту использования растениями азота и калия (60-70%) навозная жижа приближается к минеральным тукам.

По данным агрохимцентра «Ставропольский» Черноземы Юга России отличаются очень низким содержанием марганца при значительном поглощении его культурными растениями и очень нуждаются в применении марганцевых удобрений. (Агеев В.В., Подколзин А.И. Агрохимия (Южно-Российский аспект): Учебник для студентов вузов. - Т-1 / Под ред. В.В. Агеева. - Ставрополь: Ставропольский ГАУ, 2005. - 488 с., ил. 62).

В качестве микроэлементов в органическом удобрении предлагаем использовать сернокислый марганец (MnSO₄*5H₂O) - мелкокристаллическую сухую безводную соль с содержанием марганца 32,5%, хорошо растворимую в воде. Для черноземных почв рекомендовано внесение 0,02% раствора сернокислого марганца на гектар или проще 200 граммов сернокислого марганца, растворенного в 100 л воды.

Осуществление изобретения

Примеры конкретного получения биологического удобрения

Пример 1

Технология приготовления биологического удобрения заключается в следующем: изначально на поле оценивают массу соломы после уборки озимой пшеницы или ячменя. Далее в определенном соотношении в емкости смешивают карбамидо-аммиачную смесь, навозную жижу, микроудобрения (сернокислый марганец 200 граммов на 100 литров воды), и этим составом в поле обрабатывают мелко нарезанную измельчителем комбайна солому, и тут же ее запахивают.

Для разлива жидких органических удобрений по полю используют разбрасыватель навозной жижи РЖТ-8, агрегатируемый с трактором Т-150К. Норму внесения навозной жижи возможно регулировать сменными насадками и изменением рабочей скорости агрегата в пределах 8,5-11,5 км/ч. Разбрасыватель комплектуется насадками диаметром 50, 80, 100 и 130 мм. По поверхности поля удобрения распределяются на ширину 8-10 м.

При этом берут следующее соотношение компонентов в мас.%:

Солома зерновых культур 45,9 Карбамидно-аммиачная смесь 0,4 Микроудобрения 1,3 Навозная жижа Остальное

Анализ экспериментальных данных показывает, что к весне солома зерновых культур разложилась не полностью, содержание нитратного азота в образцах почвы составляло 7,6 мг/кг почвы.

Пример 2

Проводят аналогично примеру 1, но соотношение компонентов в мас.% берут следующее:

Солома зерновых культур 40,5 Карбамидно-аммиачная смесь 0,6 Микроудобрения 1,2 Навозная жижа Остальное

Анализ экспериментальных данных показывает, что это удобрение активизирует микробиологическую активность почвы, содержание нитратного азота составляло 20,7 мг\кг

Пример 3

Проводят аналогично примеру 1, но соотношение компонентов в мас.% берут следующее:

Солома зерновых культур 36,2 Карбамидно-аммиачная смесь 0,7 Микроудобрения 1,0 Навозная жижа Остальное

Анализ экспериментальных данных показал, что это удобрение также активизирует микробиологическую активность почвы, содержание нитратного азота составляло 21,6 мг\кг

Пример 4

Проводят аналогично примеру 1, но соотношение компонентов в мас.% берут следующее:

Солома зерновых культур 32,7 Карбамидно-аммиачная смесь 0,8 Микроудобрения 0,9 Навозная жижа Остальное

Анализ экспериментальных данных показал, что это удобрение также активизирует микробиологическую активность почвы, содержание нитратного азота, в этом случае - 21,9 мг\кг, однако себестоимость получения такого удобрения значительно увеличена.

Таким образом, наиболее оптимальными примерами получения биологического удобрения являются примеры 2 и 3, при этом предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества.

За счет создания оптимального соотношения углерода и азота происходит быстрое разложение соломы микроорганизмами, почва обогащается питательными веществами и вместе с тем происходит экономия минеральных удобрений, сокращаются расходы на утилизацию соломы, повышается урожайность сельскохозяйственных культур на 15-20%, а главное происходит сохранение и восстановление плодородия почвы.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Биологическое удобрение включает солому зерновых культур и азотные удобрения, причем оно дополнительно содержит навозную жижу, микроудобрения, при этом солому зерновых культур используют озимой пшеницы или ячменя, в качестве азотных удобрений используют карбамидно-аммиачную смесь, а в качестве микроудобрения - сернокислый марганец. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет повысить плодородие почвы. 4 пр.

Биологическое удобрение, включающее солому зерновых культур и азотные удобрения, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит навозную жижу, микроудобрения, при этом солому зерновых культур используют озимой пшеницы или ячменя, в качестве азотных удобрений используют карбамидно-аммиачную смесь, а в качестве микроудобрения - сернокислый марганец при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Солома зерновых культур 36,2-40,5 Карбамидно-аммиачная смесь 0,6-0,7 Микроудобрения (сернокислый марганец - 0,003% раствор) 1,0-1,2 Навозная жижа Остальное