КРЕМНИЕВОЕ УДОБРЕНИЕ Российский патент 2018 года по МПК C05G1/00 C05D9/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к минеральным удобрениям, содержащим кремний, микроэлементы и вещества, облегчающие и упрощающие применение удобрения.

Кремниевые удобрения недостаточно широко применяются в сельскохозяйственной практике, несмотря на их высокую эффективность для повышения урожайности и устойчивости к болезням и вредителям.

Для большинства высших растений кремний (Si) - полезный химический элемент. Он способствует повышению механической прочности листьев и устойчивости растений к грибковым заболеваниям. В присутствии кремния растения лучше переносят неблагоприятные условия: дефицит влаги, несбалансированность питательных элементов, токсичность тяжелых металлов, засоление почв, действие экстремальных температур.

По данным исследователей, применение кремния повышает устойчивость растений к дефициту влаги. Кремний растения могут поглощать через листья при листовых подкормках микроудобрениями. В растениях кремний откладывается преимущественно в эпидермиальных клетках, образуя двойной кутикулярно-кремниевый слой (прежде всего на листьях и корнях), а также клетках ксилемы. Его избыток трансформируется в различные виды фитолитов.

Утолщение стенок эпидермиальных клеток вследствие аккумуляции в них кремниевой кислоты и образования кремнецеллюлозной мембраны способствует более экономичному расходованию влаги. При полимеризации поглощенных растением монокремниевых кислот происходит выделение воды, которую используют растения. С другой стороны, положительное вличние кремния на развитие корневой системы, увеличение ее биомассы способствует улучшению поглощения растением воды. Это способствует обеспеченности тканей растений водой в условиях водного дефицита, что, в свою очередь, влияет на физиолого-биохимические процессы, протекающие в них.

Многие эффекты, вызываемые кремнием, объясняют его модифицирующим влиянием на сорбционные свойства клеток (клеточных стенок), где он может накапливаться в форме аморфного кремнезема и связываться различными органическими соединениями: липидами, белками, углеводами, органическими кислотами, лигнином, полисахаридами. Зафиксировано увеличение в присутствии кремния сорбции клеточными стенками марганца и, как следствие, устойчивости растений к его избытку в среде. Подобный же механизм лежит в основе положительного влияния на растения кремния в условиях избытка ионов алюминия, устраняемого путем формирования Al-Si-комплексов. В форме силикатов возможна иммобилизация избытка ионов цинка в цитоплазме растительной клетки, что установлено на примере устойчивого к повышенным концентрациям цинка. В присутствии кремния ослабляется негативное воздействие на растения кадмия вследствие ограничения транспорта последнего в побеги. В условиях засоленных почв кремний способен препятствовать накоплению в побегах натрия.

При избыточном содержании в среде многих химических элементов кремний полезен для растений. Его соединения способны адсорбировать ионы токсичных элементов, ограничивая их мобильность как в среде обитания, так и в тканях растений.

Соединения кремния увеличивают хозяйственно-ценную часть урожая при тенденции к уменьшению биомассы соломы. В начале вегетации, в фазе кущения, влияние кремния на рост вегетативной массы является существенным и составляет в среднем 14-26%.

Обработка семян соединениями кремния оказывает большое влияние на содержание в зерне фосфора, повышает массу 1000 зерен.

Недостатком применяемых кремниевых удобрений и подкормок, например, согласно патенту Российской федерации RU 2555914 (С2), опубликованному 20.01.2014, МПК: A01N 25/04; A01N 59/14; A61K 31/69; A61K 31/695, является их низкая усвояемость.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является повышения усвояемости кремниевого удобрения, повышение экономичности применения удобрения, а также обеспечение неограниченных сроков хранения с одновременным усилением эффектов повышения засухоустойчивости, устойчивости к болезням, повышения всхожести семян, а также других перечисленных выше полезных свойств кремнийсодержащего удобрения. В частности, изобретение обеспечивает ускорение роста и прорастания семян, а также повышает урожайность и качество готовой продукции при опрыскивании всходов растений. Кроме того, предложенный состав имеет более широкие функциональные возможности, чем известные кремнийсодержащие удобрения, поскольку безопасен при приеме в пищу в малых дозах и может использоваться при откорме, например, домашней птицы.

Для достижения указанного технического результата изобретение выполнено в виде смеси сухого остатка, равномерно распределенного в полиэтиленгликоле с содержанием полиэтиленгликоля 20-50% по массе от массы сухого остатка, где сухой остаток содержит минеральные вещества в мелкодисперсном состоянии и в пересчете на элементы содержит в % по массе сухого остатка:

железо - 5-10;

цинк 1-5;

азот 1-10;

калий 1-10;

медь 1-5

и кремний - остальное до 100%.

При этом в качестве полиэтиленгликоля используется смесь из полиэтиленгликоля 200 и полиэтиленгликоля 400 с содержанием полиэтиленгликоля 400 от 35 до 65% по массе. Кроме того, кремниевое удобрение может содержать кремний в виде чистого кремния в кристаллической форме, в том числе в монокристаллической и поликристаллической форме.

Кремний может быть введен в кремниевое удобрение в крупнодисперсной форме, измельчаемой и диспергируемой после смешения крупнодисперсной формы с полиэтиленгликолем и другими компонентами кремниевого удобрения. Мелкодисперсная форма кремния может быть получена путем диспергирования высокоскоростным диспергатором цикличного типа до достижения максимального размера частиц кремния от 0,005 до 4 мкм. Железо может быть введено в удобрение в виде химических соединений железа со степенью окисления +2 и +3, а медь в виде химических соединений меди со степенью окисления +2.

При использовании удобрения его разводят водой в соотношении удобрение/вода по массе 1:500-1:2000 и опрыскивают раствором семена или побеги растений до полного смачивания.

Железо, медь и цинк могут вводиться в удобрение в виде порошка или химических соединений. При введении в виде химических соединений предпочтительно использовать соединения железа со степенью окисления +2 и +3, меди +2 и цинка 0.

Для приведения кремния в порошкообразное состояние может также использоваться дробление пластинами, шаровая мельница, а также указанно выше дробление в процессе смешивания с полиэтиленгликолем.

Предложенный состав является, по сути, концентратом и предназначен для разведения водой в соотношении 1:500-1:2000 перед применением.

В качестве кремниевого компонента с биогеохимической активностью могут быть использованы твердые химически чистые соединения кремния в кристаллической форме.

Предложенное комплексное кремниевое удобрение не содержит вредных веществ и не имеет запаха, например полиэтиленгликоль широко применяется в косметике и является основой для зубных паст.

Изготовление предложенного удобрения осуществляется либо с использованием предварительного дробления компонентов до размера частиц в тысячные доли микрона, либо дроблением частиц в процессе смешивания с полиэтиленгликолем.

Поскольку частички компонентов имеют наноразмер в тысячные доли микрона, они меньше бактерии примерно в 100 раз и именно эта особенность дает возможность растению усваивать составляющие удобрения непосредственно на клеточном уровне. При этом предложенный состав не теряет свою эффективность при хранении.

Упрочнение кремне-целлюлозной мембраны при использовании предложенного удобрения является одним из важнейших механизмов повышения сопротивляемости растений к внешним неблагоприятным факторам: болезням, насекомым-вредителям, засухе, ветрам и т.д., при этом кремний как действующее вещество удобрения откладывается в листьях, формируя двойной кутикулярно-кремниевый барьер на поверхности, накопление кремния происходит в эпидермисе и проводящих тканях стебля, корней и оболочки зерен, формируя физический барьер на пути патогенов и вредителей.

Другой важной функцией изобретения является стимуляция развития. При протравливании посевного материала раствором удобрения увеличивается количество вторичных и третичных корешков на 30-40% и более. Некорневая обработка (опрыскивание) приводит к увеличению площади листьев и создает благоприятные условия для фотосинтеза. В таких условиях у растений формируются более прочные клеточные стенки, увеличивается механическая прочность, в результате чего снижается опасность полегания посевов и ускоряется восстановление жизнедеятельности после угнетения от применения пестицидов.

При обработке раствором удобрения таких культур, как сахарная свекла и томаты, наблюдается повышение содержания аскорбиновой кислоты (витамина С) и сахаридов.

Удобрение также может применяться в земледелии для минерализации почвы, в животноводстве как биологически активная добавка, улучшающая общее состояние и здоровье животных, и пищевой промышленности для обогащения воды биологически активным кремнием.

В частности, при применении предложенного состава как добавки к питьевой воде при вскармливании цыплят-бройлеров было отмечено увеличение живой массы цыплят-бройлеров, получавших добавку, к концу выращивания на 12,1% по сравнению с контрольной группой, не получавшей добавку.

Кремниевое удобрение согласно изобретению прошло испытания, результаты которых изложены ниже.

Пример 1

Состав с 15% содержания кремния, 4,1% железа, 5,4% азота, 0,89% цинка, 1% меди подвергался воздействию центрифуги с имитацией хранения в течение 10 лет. После разведения до рабочей концентрации не было обнаружено снижение указанных выше биологически активных свойств и образование комков.

Пример 2

Состав с 35,5% содержания кремния, 4,5% железа, 3,2% азота, 1% цинка, 2% меди подвергался воздействию центрифуги с имитацией хранения в течение 15 лет. После разведения до рабочей концентрации не было обнаружено снижение указанных выше биологически активных свойств и образование комков.

Пример 3

Состав с 46,3% содержания кремния, 10% железа, 3,3% азота, 1% цинка, 2,7% меди подвергался воздействию центрифуги с имитацией хранения в течение 5 лет. После разведения до рабочей концентрации не было обнаружено снижение указанных выше биологически активных свойств и образование комков.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Кремниевое удобрение выполнено в виде смеси сухого остатка, равномерно распределенного в полиэтиленгликоле с содержанием полиэтиленгликоля 20-50% по массе от массы сухого остатка, где сухой остаток содержит минеральные вещества в мелкодисперсном состоянии и в пересчете на элементы содержит в % по массе сухого остатка: железо - 5-10; цинк 1-5; азот 1-10; калий 1-10; медь 1-5 и кремний - остальное, до 100%. Способ использования кремниевого удобрения заключается в том, что кремниевое удобрение разводят водой в соотношении по массе 1:500-1:2000 и опрыскивают раствором семена или побеги растений до полного смачивания. Изобретения позволяют повысить усвояемость кремниевого удобрения, повысить экономичность применения удобрения, а также обеспечить неограниченные сроки хранения с одновременным усилением эффектов повышения засухоустойчивости, устойчивости к болезням, повышения всхожести семян, обеспечить ускорение роста и прорастания семян, а также повысить урожайность и качество готовой продукции при опрыскивании всходов растений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Кремниевое удобрение, отличающееся тем, что оно выполнено в виде смеси сухого остатка, равномерно распределенного в полиэтиленгликоле с содержанием полиэтиленгликоля 20-50% по массе от массы сухого остатка, где сухой остаток содержит минеральные вещества в мелкодисперсном состоянии и в пересчете на элементы содержит в % по массе сухого остатка:

железо - 5-10;

цинк 1-5;

азот 1-10;

калий 1-10;

медь 1-5

и кремний - остальное до 100%.

2. Кремниевое удобрение по п. 1, отличающееся тем, что в качестве полиэтиленгликоля используется смесь из полиэтиленгликоля 200 и полиэтиленгликоля 400 с содержанием полиэтиленгликоля 400 от 35 до 65% по массе.

3. Кремниевое удобрение по п. 1, отличающееся тем, что кремниевое удобрение содержит кремний в виде чистого кремния в кристаллической форме, в том числе в монокристаллической и поликристаллической форме.

4. Кремниевое удобрение по п. 3, отличающееся тем, что кремний введен в кремниевое удобрение в крупнодисперсной форме, измельчаемой и диспергируемой после смешения крупнодисперсной формы с полиэтиленгликолем и другими компонентами кремниевого удобрения.

5. Кремниевое удобрение по п. 4, отличающееся тем, что мелкодисперсная форма кремния получена путем диспергирования высокоскоростным диспергатором цикличного типа до достижения максимального размера частиц кремния от 0,005 до 4 мкм.

6. Кремниевое удобрение по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит железо в виде химических соединений железа со степенью окисления +2 и +3 и медь в виде химических соединений меди со степенью окисления +2.

7. Способ использования кремниевого удобрения по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что кремниевое удобрение разводят водой в соотношении по массе 1:500-1:2000 и опрыскивают раствором семена или побеги растений до полного смачивания.