Способ производства субстратных блоков для выращивания овощей защищенного грунта Российский патент 2017 года по МПК A01G9/00 A01G1/00 A01C1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способу производства субстратных блоков для выращивания овощей защищенного грунта и может быть использовано в фермерских и тепличных предприятиях.

Уровень техники

Известен способ выращивания съедобных грибов Pleurotus djamor или Pleurotus citrinopileatus, предусматривающий приготовление субстрата на основе лузги подсолнечника или пшеничной соломы, обогащенного суспензией дрожжей Cryptococcus Hanseniaspora uvarum или Saccharomyces cerevisiae, при этом плодовые тела получают путем посева мицелия на субстрат, перед посевом мицелия к субстрату плодоношения добавляют суспензию дрожжей в концентрации 10⁴-10⁷ жизнеспособных клеток в 1 мл на 100 г субстрата (см. пат. RU №2442823, МПК C12N 1/16, C12N 1/14, опубл. 20.02.2012 г.).

Недостатком данного способа является то, что приготовленный субстрат на основе лузги подсолнечника недостаточно обогащен биологически активными веществами, а остаточные количества жирных кислот ядер подсолнечника не удалены, что снижает урожайность.

Известно кремнийсодержащее комплексное удобрение, включающее кремниевый компонент, в качестве которого используют золу рисовых растительных остатков - шелуху (лузгу), содержащую 88-99% оксида кремния SiO₂, азот, калий, фосфор и микроэлементы, содержащиеся соответственно при следующем соотношении компонентов в масс. %: 0,20-0,44; 0,90-2,80; 0,12-0,60 и 0,05-5,0 мас. % микроэлементов - солей цинка, марганца, железа, кальция, магния, титана, алюминия (см. пат. RU №2525582, МПК C05G 1/00, опубл. 20.08.2014 г.).

Недостатком данного способа используемого для получения комплексного удобрения является то, что удобрение недостаточно обогащено биологически активными веществами природного происхождения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является способ производства субстратных блоков для выращивания вешенки обыкновенной, включающий перемешивание и увлажнение отходов сельского хозяйства, термообработку сырья паром, охлаждение субстрата, внесение в субстрат мицелия и формирование субстратных блоков с использованием полиэтиленовых пакетов, при этом перемешивание и увлажнение сырья проводят в емкости, имеющей вращающиеся лопасти и форсунки для дозированной подачи воды; формирование субстратных блоков в полиэтиленовые пакеты проводят непосредственно после увлажнения сырья; после чего субстратные блоки устанавливают вертикально в кассету - тележку, затем субстратный блок завязывают, причем обработку блоков паром осуществляют через металлическую трубку, соединенную с источником пара через общую раму, обработку проводят паром имеющим температуру 100-110°C в течение 1,1,5 часов, субстратные блоки охлаждают до температуры 26-28°C в помещении с подачей холодного воздуха, причем внесение мицелия осуществляют в инокуляционном помещении в предварительно развязанный субстратный блок, затем проводят перемешивание мицелия с готовым субстратом непосредственно в самом блоке с помощью вращательного бура, после чего субстратный блок завязывают (см. пат. RU №2511185, МПК A01G 1/04, опубл. 10.04.2014 г).

Недостатком данного способа является то, что приготовленный субстрат недостаточно обогащен биологически активными веществами.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа производства субстратных блоков для выращивания овощей защищенного грунта, обладающего упрощением производства субстратных блоков, обогащением биологически активными веществами природного происхождения, повышению урожайности овощей.

Технический результат, который может быть получен с помощью предлагаемого изобретения, сводится к упрощению производства субстратных блоков, обогащению биологически активными веществами природного происхождения, повышению урожайности овощей.

Технический результат достигается с помощью способа производства субстратных блоков для выращивания овощей защищенного грунта, включающий подготовку сырья, термообработку сырья паром, внесение в субстрат биологически активных веществ, перемешивание и формирование субстратных блоков с использованием полиэтиленовых пакетов, при этом в качестве сырья используют очищенную от примесей лузгу подсолнечника, причем термообработку сырья паром проводят при температуре 60-80°C в течение 3,5-4,0 час, затем проводят нейтрализацию остаточных количеств жирных кислот ядер подсолнечника путем первичной обработки 5% KOH в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора с последующей вторичной промывкой 5% HNO₃ в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора, а в качестве биологически активных веществ используют силикагель, смешанный до его полного насыщения 1%-ным триходермином и 1%-ным цирконом, затем проводят высушивание лузги подсолнечника и насыщенного силикагеля при температуре 40-50°C в течение 3-5 час до состояния сыпучести и уровня влажности субстрата 5% с последующими смешиванием в соотношении 10:1, соответственно, прессованием до уменьшения исходного объема на 50% и фасовкой в блоки.

Таким образом, обогащение биологически активными веществами природного происхождения, повышение урожайности овощей происходит за счет предлагаемого способа производства субстрата с использованием лузги подсолнечника и силикагеля, смешанного до его полного насыщения 1%-ным триходермином и 1%-ным цирконом, которые являются биологически активными веществами природного происхождения, а именно силикагель - это двуокись кремния SiO₂, по структуре является высокопористым телом, образованным мельчайшими сферическими частицами, твердый адсорбент, высушенный гель поликремниевой кислоты (см. ГОСТ 3956-76), при этом силикагель, содержащий кремний улучшает условия питания растений, оказывает влияние на многие физиолого-биохимические процессы: транспирацию, фотосинтез, синтез углеводов, белков, повышает химическую устойчивость ДНК, РНК, хлорофилла, функциональную активность клеточных органелл. Он участвует в оптимизации транспорта и перераспределении веществ внутри растения, способствует лучшему усвоению и обмену в тканях растений азота и фосфора, повышает потребление бора, обеспечивает снижение поступления нитратов и тяжелых металлов в продукцию, повышает устойчивость растений к различным стрессам, способствует активному росту корневой системы и листового аппарата, хорошо впитывает излишнюю влагу (см. Самсонова, Н.Е. Влияние соединений кремния и минеральных удобрений на урожайность яровых зерновых культур и содержание в них антиоксидантных ферментов / Н.Е. Самсонова, М.В. Капустина, 3.Ф. Зайцева // Агрохимия. - 2013. - №10. - С. 66-74). Триходермин выполняет функцию биологического средства лечения и профилактики корневых инфекций растений, эффективно подавляет возбудителей грибных заболеваний растений, действующее вещество - культурная жидкость, содержащая споры и мицелий гриба-антагониста Trichoderma lignorum. Препарат циркон, действующее вещество - спиртовой раствор гидроксикоричных кислот, полученный из эхинацеи пурпурной, является стимулятором корнеобразования и индуктором цветения растений, он ускоряет прорастание семян, проявляет антистрессовую активность, обладает фунгицидными свойствами, убивает грибки - возбудители болезней растений: фитофтороза, серой гнили, мучнистой росы и так далее и препятствует проникновению вирусов в растение, использование данных препаратов позволяет снизить дозы применения удобрений и пестицидов. Кремний улучшает условия питания растений, оказывает влияние на многие физиолого-биохимические процессы: транспирацию, фотосинтез, синтез углеводов, белков, повышает химическую устойчивость ДНК, РНК, хлорофилла, функциональную активность клеточных органелл. Он участвует в оптимизации транспорта и перераспределении веществ внутри растения, способствует лучшему усвоению и обмену в тканях растений азота и фосфора, повышает потребление бора, обеспечивает снижение поступления нитратов и тяжелых металлов в продукции.

Огурец, капуста, помидоры, морковь, и так далее, отзывчивы на внесение кремния. Кремний обычно не учитывают как элемент питания, но в случае огурцов требуется достаточное количество кремния (Si) в субстрате для улучшения плотности клеточных стенок и верхней поверхности листьев. Более мощные темные листья, которые образуются при адекватном снабжений Si, могут также улучшить их фотосинтетическую способность и, вследствие этого, урожайность. По опытным данным прибавка урожая в 10% отмечена при достаточном снабжении огурца Si. По другим данным, пораженность растений мучнистой росой снизилась с 25% до 21% при внесении Si с раствором и непосредственно в субстрат.

Сущность способа производства субстратных блоков для выращивания овощей защищенного грунта, заключается в следующем.

Производят подготовку сырья, путем очищения ее от примесей, причем в качестве сырья используют лузгу подсолнечника, затем термообработку сырья паром, внесение в субстрат биологически активных веществ, перемешивание и формирование субстратных блоков с использованием полиэтиленовых пакетов, при этом в качестве сырья используют очищенную от примесей лузгу подсолнечника, причем термообработку сырья паром проводят при температуре 60-80°C в течение 3.5-4,0 час, затем проводят нейтрализацию остаточных количеств жирных кислот ядер подсолнечника путем первичной обработки 5% KOH в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора с последующей вторичной промывкой 5% HNO₃ в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора, а в качестве биологически активных веществ используют силикагель смешанный до его полного насыщения 1%-ным триходермином и 1%-ным цирконом, затем проводят высушивание лузги подсолнечника и насыщенного силикагеля при температуре 40-50°C в течение 3-5 час до состояния сыпучести И уровня влажности субстрата 5% с последующими смешиванием в соотношении 10:1, соответственно, прессованием до уменьшения исходного объема на 50% и фасовкой в блоки. Способ производства субстратных блоков для выращивания овощей защищенного грунта, используют, например, для выращивания капусты, помидор, моркови, огурца и так далее, при этом способ опробован на огурцах, на базе ФГБОУ ВПО Ставропольский аграрный университет учебно-научной лаборатории «Теплично-оранжерейный комплекс» и кафедры агрохимии и физиологии растений.

Краткое описание чертежей и иных материалов

В таблице 1 дан способ производства субстратных блоков для выращивания овощей защищенного грунта, влияние различных типов субстрата на урожайность огурцов.

В таблице 2 то же, техническая значимость субстратов.

Осуществление изобретения

Примеры конкретного выполнения способа производства субстратных блоков для выращивания овощей защищенного грунта.

Пример 1. Способ производства субстратных блоков для выращивания овощей защищенного фунта, например, капуста, помидоры, морковь, огурцы и так далее, при этом способ опробован на огурцах, на базе ФГБОУ ВПО Ставропольский аграрный университет учебно-научной лаборатории «Теплично-оранжерейный комплекс» и кафедры агрохимии и физиологии растений, заключается в следующем. Производят подготовку сырья, путем очищения от примесей, причем в качестве сырья используют лузгу подсолнечника, затем проводят термообработку сырья паром при температуре 50°C в течение 2,0 час, нейтрализацию остаточных количеств жирных кислот ядер подсолнечника путем первичной обработки 5% KOH в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора с последующей вторичной промывкой 5% HNO₃ в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора, причем для получения раствора используют чистую водопроводную воду, а в качестве биологически активных веществ используют силикагель смешанный до его полного насыщения 1%-ным триходермином и 1%-ным цирконом, затем проводят высушивание лузги подсолнечника и насыщенного силикагеля при температуре 30°C в течение 2-х час до состояния сыпучести и уровня влажности субстрата 5% с последующими смешиванием в соотношении 10:1, соответственно, прессованием до уменьшения исходного объема на 50% и равномерной и плотной фасовкой подготовленного сырья в блоки из полиэтиленовой непрозрачной пленки.

Полученный субстрат с помощью параметров вышеуказанного способа оказался некачественным, так как температура для обработки сырья паром низкая, а время выдержки недостаточное, в сырье обнаружилась патогенная микрофлора.

Пример 2. Проводят аналогично примера 1, но термообработку сырья паром проводят при температуре 60°C в течение 3,5 час, затем проводят нейтрализацию остаточных количеств жирных кислот ядер подсолнечника путем первичной обработки 5% KOH в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора с последующей вторичной промывкой 5% HNO₃ в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора, а в качестве биологически активных веществ используют силикагель, смешанный до его полного насыщения 1%-ным триходермином и 1%-ным цирконом, затем проводят высушивание лузги подсолнечника и насыщенного силикагеля при температуре 40°C в течение 3 час до состояния сыпучести и уровня влажности субстрата 5% с последующими смешиванием в соотношении 10:1, соответственно, прессованием до уменьшения исходного объема на 50% и фасовкой в блоки из полиэтиленовой непрозрачной пленки, при этом основные технические параметры, определяющие количественные, качественные и стоимостные характеристики субстрата по предлагаемому изобретению в сопоставлении с известными аналогами, в том числе и, мировыми, даны в таблицах 1, 2. Аналог: субстрат минераловатный (см. Реутова Т.О. Минеральная вата - отличный субстрат для растений / Т.О. Реутова, Д.К. Скосырева // Гариш. - 2011. - №6. - с. 30-32); аналог: субстрат кокосовый (см. Агрофизические свойства кокосового субстрата, применяемого в тепличном овощеводстве / В.И. Галицкий, Ю.В. Егоров, А.В. Кириченко, А.П. Шваро, А.В. Бобков // Гариш. - 2011. №5. - с.22-24; аналог: субстрат опилки (см. Минаков Д.В. Изучение процесса культивирования культуры гриба Lentinula Edodes F280 / Д.В. Минаков // Проблемы теории и практики современной науки: материалы III международного науч. - практ. конф. - Москва.2015. с. 11-14); (см. Климова Е В. Утилизация отходов сельского хозяйства при производстве гриба вешенки / Е.В. Климова // Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал. - 2006. №3. - с. 669). В субстрате из лузги подсолнечника физические показатели выше по сравнению с кокосовым аналогом в связи с улучшением однородности структуры на 35,8%, низкое содержание питательных элементов: N - 0,09%, Р - 0,07%, K - 0,1% в предлагаемом субстрате позволяет управлять составом питательного раствора для выращиваемых овощных культур и легко адаптировать субстрат к различным схемам питания.

Полученный субстрат с помощью параметров вышеуказанного способа оказался качественным, так как температура для обработки сырья паром и время достаточные, в сырье не обнаружилась патогенная микрофлора состояние сыпучести достигуто, цена единицы субстрата оптимальная (см. табл. 1, 2).

Пример 3. Проводят аналогично примера 1, но термообработку сырья паром проводят при температуре 70°C в течение 3,5 час, затем проводят нейтрализацию остаточных количеств жирных кислот ядер подсолнечника путем первичной обработки 5% KOH в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора с последующей вторичной промывкой 5% HNO₃ в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора, а в качестве биологически активных веществ используют силикагель смешанный до его полного насыщения 1%-ным триходермином и 1%-ным цирконом, затем проводят высушивание лузги подсолнечника и насыщенного силикагеля при температуре 45°C в течение 4 час до состояния сыпучести и уровня влажности субстрата 5% с последующими смешиванием в соотношении 10:1, соответственно, прессованием до уменьшения исходного объема на 50% и фасовкой в блоки из полиэтиленовой непрозрачной пленки.

Полученный субстрат с помощью параметров вышеуказанного способа оказался качественным, так как температура для обработки сырья паром и время достаточные, в сырье не обнаружилась патогенная микрофлора состояние сыпучести достигнуто, цена единицы субстрата оптимальная и показатели субстрата соответствуют данным таблицы 1,2.

Пример 4. Проводят аналогично примера 1, но термообработку сырья паром проводят при температуре 80°C в течение 4 час, затем проводят нейтрализацию остаточных количеств жирных кислот ядер подсолнечника путем первичной обработки 5% KOH в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора с последующей вторичной промывкой 5% HNO₃ в соотношений 1 кг сырья: 2 л раствора, а в качестве биологически активных веществ используют силикагель смешанный до его полного насыщения 1%-ным триходермином и 1%-ным цирконом, затем проводят высушивание лузги подсолнечника и насыщенного силикагеля при температуре 50°C в течение 5 час до состояния сыпучести и уровня влажности субстрата 5% с последующими смешиванием в соотношении 10:1, соответственно, прессованием до уменьшения исходного объема на 50% и фасовкой в блоки из полиэтиленовой непрозрачной пленки.

Полученный субстрат с помощью параметров вышеуказанного способа оказался качественным, так как температура для обработки сырья паром и время достаточные, в сырье не обнаружилась патогенная микрофлора состояние сыпучести достигнуто, цена единицы субстрата оптимальная (см. табл.1, 2).

Пример 5. Проводят аналогично примера 1, но термообработку сырья паром проводят при температуре 85°C в течение 4,5 час, затем проводят нейтрализацию остаточных количеств жирных кислот ядер подсолнечника путем первичной обработки 5% КОН в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора с последующей вторичной промывкой 5% HNO₃ в соотношении 1 кг сырья: 2 л раствора, а в качестве биологически активных веществ используют силикагель смешанный до его полного насыщения 1%-ным триходермином и 1%-ным цирконом, затем проводят высушивание лузги подсолнечника и насыщенного силикагеля при температуре 55°C в течение 5,5 час до состояния сыпучести и уровня влажности субстрата 5% с последующими смешиванием в соотношении 10:1, соответственно, прессованием до уменьшения исходного объема на 50% и фасовкой в блоки из полиэтиленовой непрозрачной пленки.

Полученный субстрат с помощью параметров вышеуказанного способа оказался качественным, так как температура для обработки сырья паром и время достаточные, в сырье не обнаружилась патогенная микрофлора состояние сыпучести достигнуто, но затраты значительно увеличились, повысилась себестоимость субстрата.

Таким образом, наиболее оптимальными являются примеры 2, 3 и 4, при этом для надежности производства качественного субстрата при его приготовлении используют чистую водопроводную воду, строго соблюдают температурный режим и фитосанитарный режим места приготовления, упаковывают субстрат в форме блоков из целостной полиэтиленовой непрозрачной пленки для полной напитки субстрата питательным раствором и предохранения потери лишнего питательного раствора при его эксплуатации, причем при эксплуатации субстрата для выращивания растений запрещается нарушать целостность оболочки субстрата, за исключением дренажных отверстий, также запрещается перемешивать субстрат, чтобы не повредить корневую систему растений, после насыщения субстрата, следят за оптимальным уровнем его влажности 70-90% для определенной культуры, хранить субстрат необходимо в помещении с влажностью воздуха не более 40%, не зараженном вредителями и болезнями, транспортируют субстрат в упакованном виде всеми видами транспорта в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов, действующими на данном виде транспорта. Предлагаемый субстрат природного происхождения является экологически чистым, по сравнению с минераловатным субстратом, не содержит токсичных веществ и безопасен для эксплуатации в тепличном производстве, а также при эксплуатации субстрата из лузги подсолнечника отсутствуют проблемы при утилизации предлагаемого субстрата, так как его дальнейшее использование возможно в качестве органического удобрения для открытого грунта из-за содержащихся в нем элементов питания для улучшения структуры почвы, а цена субстрата из лузги подсолнечника и силикагеля на 20-30% ниже, чем на мировые аналоги - минераловатный и кокосовый субстраты.

Таким образом, субстрат из лузги подсолнечника и силикагеля, обогащен биологически активными веществами природного происхождения, имеет хорошие технологические качества, а при его использовании повышается экономическая эффективность производства овощных культур в защищенном фунте, не теряя в количестве урожая и его качестве.

Предлагаемое изобретение по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- упрощение производства субстратных блоков;

- обогащение биологически активными веществами природного происхождения;

- повышение урожайности овощей;

- экологическая чистота, так как субстрат природного происхождения, не содержит токсичных веществ и безопасен для эксплуатации в тепличном производстве;

- оптимальная себестоимость.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к овощеводству закрытого грунта. Способ включает подготовку сырья, термообработку сырья паром, внесение в субстрат биологически активных веществ, перемешивание и формирование субстратных блоков с использованием полиэтиленовых пакетов. В качестве сырья используют очищенную от примесей лузгу подсолнечника. При этом термообработку сырья паром проводят при температуре 60-80°С в течение 3,5-4,0 ч. Затем проводят нейтрализацию остаточных количеств жирных кислот ядер подсолнечника путем первичной обработки 5% KOH в соотношении 1 кг сырья:2 л раствора с последующей вторичной промывкой 5% HNO₃ в соотношении 1 кг сырья:2 л раствора, а в качестве биологически активных веществ используют силикагель, смешанный до его полного насыщения 1%-ным триходермином и 1%-ным цирконом. Проводят высушивание лузги подсолнечника и насыщенного силикагеля при температуре 40-50°С в течение 3-5 ч до состояния сыпучести и уровня влажности субстрата 5% с последующим смешиванием в соотношении 10:1 соответственно, прессованием до уменьшения исходного объема на 50% и фасовкой в блоки. Способ позволяет упростить производство субстратных блоков, обогащенных биологически активными веществами природного происхождения, и повысить урожайность овощей. 2 табл., 5 пр.

Способ производства субстратных блоков для выращивания овощей защищенного грунта, включающий подготовку сырья, термообработку сырья паром, внесение в субстрат биологически активных веществ, перемешивание и формирование субстратных блоков с использованием полиэтиленовых пакетов, отличающийся тем, что в качестве сырья используют очищенную от примесей лузгу подсолнечника, при этом термообработку сырья паром проводят при температуре 60-80°С в течение 3,5-4,0 ч, затем проводят нейтрализацию остаточных количеств жирных кислот ядер подсолнечника путем первичной обработки 5% KOH в соотношении 1 кг сырья:2 л раствора с последующей вторичной промывкой 5% HNO₃ в соотношении 1 кг сырья:2 л раствора, а в качестве биологически активных веществ используют силикагель, смешанный до его полного насыщения 1%-ным триходермином и 1%-ным цирконом, затем проводят высушивание лузги подсолнечника и насыщенного силикагеля при температуре 40-50°С в течение 3-5 ч до состояния сыпучести и уровня влажности субстрата 5% с последующим смешиванием в соотношении 10:1 соответственно, прессованием до уменьшения исходного объема на 50% и фасовкой в блоки.