Экочернозём обогащённый, концентрированный почвенный раствор обогащённый, способ и устройство для их получения Российский патент 2018 года по МПК C05G3/08 C05F11/08 

Изобретения относятся к сельскому хозяйству, в частности к производству средств повышения плодородия и улучшения экологии, и могут быть использованы как в частных мелкотоварных производствах, так и в крупнотоварном промышленном производстве. Основным средством для производства растительной продукции является почва. Из всех видов почв наибольшей биологической активностью обладает естественный чернозем, черный цвет которому придает повышенное содержание гумуса. Чернозем отличается не только повышенным содержанием гумуса, но и составом почвенных обитателей, и комковатой воздухо- и влагопроницаемой структурой, создающей комфортные условия проживания этим обитателям, при этом на поверхности почвенных комочков обитают аэробные почвенные микроорганизмы, а внутри комочков - анаэробные почвенные организмы. В современных условиях в естественных черноземах длительно идет процесс снижения содержания гумуса и, как следствие, убывания естественного плодородия почвы. Сейчас хорошей считается почва с содержанием гумуса 2%. Поддержание производительности с помощью удобрений снижает качество и полезность продуктов и ухудшает экологию. Кроме того, гумус становится недоступным для растений из-за отсутствия микроорганизмов - деструкторов гумуса вследствие неумеренного применения агрохимикатов.

Повышение содержания гумуса в почве в естественных условиях - весьма длительный процесс, не согласующийся с интенсивным производством сельскохозяйственной продукции.

Известно получение и применение для повышения урожайности искусственной почвы - экочернозема и водной вытяжки из него - концентрированного почвенного раствора (патент РФ №2433109, МПК C05G 3/08, C05F 11/08, приор. 05.08.2009 г.).

Экочернозем - это почва с цветом от светло-коричневого до черного с кислотностью pH 6…8, структура которой образована мелкими 0,1…0,3 мм и крупными до 10 мм комками с содержанием гумуса 5…8% и более, заселенная дождевыми червями и микрофлорой, характерной для девственных черноземов и включающей целлюлозоразрушающие грибы, литотрофные микроорганизмы, молочнокислые бактерии, азотфиксирующие бактерии и деструкторы азотистых соединений.

Концентрированный почвенный раствор - это жидкость с цветом от светло-желтого до темно-коричневого, pH 6…8, содержит растворенные в воде компоненты гумуса и микрофлору, характерную для девственных черноземов.

Концентрированный почвенный раствор содержит как живые микроорганизмы, так и споры бактерий. Особое значение имеют споры аэробной бактерии - сенной палочки, которая при внесении опрыскиванием получает нужную порцию кислорода, стремительно развивается и вытесняет патогенные микроорганизмы.

Эти вещества, как наиболее близкие по составу к заявляемым, приняты за прототип.

Они достоверно повышают плодородие почвы и укрепляют иммунитет выращиваемых с их использованием растений.

Их недостаток состоит в недостаточном количестве микроэлементов, необходимых для развития растений и животных, потребляющих растения, а также в недостаточном развитии иммунитета растений.

Цель изобретений состоит в обогащении этих веществ микроэлементами и микроорганизмами-симбионтами.

Указанная цель достигается тем, что экочернозем обогащенный - это структурированная почва с содержанием гумуса более 10%, структура которой образована мелкими 0,1-0,3 мм и крупными до 10 мм комками, с цветом от светло-коричневого до черного и кислотностью pH 6-8, заселенная дождевыми червями и микрофлорой, характерной для девственных черноземов и включающей целлюлозоразрушающие грибы, литотрофные микроорганизмы, молочнокислые бактерии, азотфиксирующие бактерии, деструкторы азотистых соединений, содержащая ископаемый гумус и микроорганизмы-симбионты тех видов растений, которые планируется выращивать.

Указанная цель достигается также тем, что концентрированный почвенный раствор обогащенный - это водная вытяжка из экочернозема обогащенного, содержащая растворенные в воде компоненты гумуса обогащенного и микрофлору, содержащую микроорганизмы-деструкторы органических соединений, содержащая как живые микроорганизмы, так и споры бактерий, а также незаменимые микроэлементы в усваиваемом растениями виде и микроорганизмы-симбионты тех видов растений, которые планируется выращивать, имеющая цвет от светло-желтого до темно-коричневого и кислотность pH 6-8.

Современный гумус, в том числе и имеющийся в экочерноземе, не содержит достаточного количества микроэлементов.. Содержание необходимых микроэлементов было значительно большим в растениях предыдущих геологических эпох, которые за прошедшее время преобразовались в горючие ископаемые. Однако простое внесение горючего ископаемого, например измельченного бурого угля, в почву бесполезно, т.к. в ней нет средств для доставки его в растения. При создании экочернозема обогащенного образуются в его составе микроорганизмы-симбионты, способные переводить горючее ископаемое в растворимое вещество, и которые поселяются на корнях растения. Эти микроорганизмы специфичны, т.е. для каждого вида растения имеются как универсальные, присущие многим видам растений, так и специфичные, присущие данному виду растений.

По-видимому, эти же микроорганизмы-симбионты способствуют повышению естественного иммунитета растений, который при обычном выращивании бывает недостаточен. Концентрированный почвенный раствор обогащенный изначально содержит микроорганизмы-симбионты, обладающие необходимыми свойствами, способные действовать сразу и размножаться быстрее.

Способ получения экочернозема обогащенного и концентрированного почвенного раствора обогащенного состоит в том, что в изолированных емкостях создают систему дренажа, размещают над ней горизонтальный слой экочернозема обогащенного, над ним размещают перерабатываемую органоминеральную смесь, перемешанную с измельченным горючим ископаемым в количестве до 10% общего объема слоя и с измельченными ростками- носителями нужной микрофлоры, выращенными отдельно, в количестве 1…2% от общего объема слоя, над перерабатываемой органоминеральной смесью размещают слой водостойкой мульчи толщиной 2…5 мм, поддерживают оптимальные условия для переработки, а после завершения переработки проводят пролив дождеванием и собирают фильтрат.

При повышенной влажности перерабатываемых отходов для достижения воздухопроницаемости смеси в нее добавляются сорбирующие компоненты в количестве 10-60% общего объема слоя.

Для ускорения процессов переработки все компоненты горизонтального слоя предварительно измельчаются до размера частиц 1-2 мм.

Цель изобретений достигается также тем, что половину горючих ископаемых измельчают до размера частиц не более 2 мм, а другую половину - до размера не более 1 мкм.

Поддержание оптимальных условий для переработки может состоять в том, что выполняют измерение температуры и влажности в помещении и поддержание в помещении температуры 20-25°C и относительной влажности более 65%. Завершение переработки можно определять по достижению прозрачности фильтрата.

Собранный после завершения переработки слоя и пролива фильтрат переливают в емкость отстойник и выдерживают в ней до полного оседания взвешенных частиц, потом из крана, расположенного выше слоя осадка, сливают фильтрат.

Цель изобретений достигается также тем, что устройство для получения экочернозема обогащенного и концентрированного почвенного раствора обогащенного, содержит помещение со средствами подачи и подогрева воздуха, размещенные в помещении емкость для выращивания ростков и емкости с проницаемым для жидкости дном, внутри каждой из которых снизу вверх размещены слой экочернозема обогащенного, перерабатываемый слой органоминеральной смеси и слой водостойкой мульчи, над емкостями размещены устройства для полива, вне помещения установлены измельчители ростков, отходов растительности и животноводства, сорбента, выходы которых соединены с входами смесителя, другие входы которого связаны с выходами молотковой мельницы и дезинтегратора, соединенного входом с выходом молотковой мельницы, а под проницаемым для жидкости дном емкости расположен желоб для сбора фильтрата. Реализацию способа рассмотрим на примере работы устройства, схематически показанного на рисунке.

Устройство содержит измельчитель 1, измельчающий ростки, измельчитель 2, измельчающий растительные и животноводческие отходы, измельчитель 3 для сорбирующих добавок. Измельчители 1, 2, 3, а также выходы молотковой мельницы 4 и дезинтегратора 5 связаны выходами со смесителем 6, снабженным электроприводом 7 и подающим смесь в помещение 8, где установлены емкости 9 с дренируемым дном 10 (показана одна из емкостей), над дном 10 снизу вверх расположены слой 11 экочернозема обогащенного, слой 12 перерабатываемой органоминеральной смеси, слой 13 мульчи. Под днищем емкости 9 находится желоб 14, по которому фильтрат стекает в сосуд 15. В помещении 8 находится также емкость 16 с экочерноземом 17, на котором выращены ростки 18. В помещении 8 над емкостями 9 и 15 расположены средства полива 19.

Работа устройства происходит следующим образом: в емкость 15 в экочернозем 17 засевают семена растения, для которого предназначена очередная порция концентрированного почвенного раствора обогащенного, например, зерна пшеницы. Длительность выращивания до оптимального размера ростков - 3-7 суток. Затем ростки извлекаются с корнями и подаются в измельчитель 1. К концу выращивания в измельчителе 2 отходы растительные и животноводческие дробятся до размера частиц 1…2 мм. Если смесь недостаточно воздухо- и влагопроницаема, к ней в смеситель 6 добавляют сорбирующие компоненты, прошедшие через измельчитель 3. Горючее ископаемое, например, бурый уголь, загружают в молотковую мельницу 4, сито которой имеет отверстия диаметром 2 мм. Частицы этого размера делятся на две равные части, одна из которых подается в смеситель 6, а другая смешивается с водой и поступает в дезинтегратор 5, например, кавитационный гомогенизатор, измельчающий частицы до размера 0,1 мкм, после чего они также подаются в смеситель 6. Частицы бурого угля размером до 1 мкм - легкодоступное питание для червей и бактерий-деструкторов органики, например, для сенной палочки. Смеситель 6 в процессе работы не должен сдавливать смесь, поэтому он представляет собой вращающийся барабан со смещенным центром тяжести и приводится во вращение электроприводом 7.

Равномерно перемешанная смесь поступает в емкость 9, где уже находится слой 11 экочернозема обогащенного от предыдущего цикла переработки. На него укладывается слой 12 перемешанной смеси толщиной 3-7 см. Сверху на него укладывают слой водостойкой мульчи толщиной 2…5 мм, в качестве мульчи могут использоваться любые не размываемые водой компоненты, входящие в состав сырья для производства экочерноземов. Снизу в слой 12 распространяются организмы и микроорганизмы, находят здесь питание и размножаются. При этом они перерабатывают и крупные частицы. Периодичность проливки должна быть не реже, чем один раз в десять дней. В помещении 8 поддерживаются оптимальные температура и влажность, благодаря чему микроорганизмы действуют и размножаются не только внутри червей, но и вне их, что существенно повышает скорость переработки. Конец переработки определяют по достижению прозрачности жидкости, стекающей по желобу 14. После этого освобождают емкость 15, проводят проливку и собирают в емкость 15 концентрированный почвенный раствор обогащенный. Затем его отстаивают в отдельной емкости и сливают без осадка. В таком виде он может храниться долго. После проливки в емкость 9 загружают новый слой 12 и цикл переработки повторяется. После заполнения емкости 9 из нее выгружают готовый экочернозем обогащенный.

Применение изобретенных веществ для выращивания растений в экспериментальных условиях показало повышение урожайности на 10% по сравнению с экочерноземом и на 30% по сравнению с контролем.

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Экочернозем обогащенный - структурированная почва с содержанием гумуса более 10%, структура которой образована мелкими 0,1-0,3 мм и крупными до 10 мм комками, с цветом от светло-коричневого до черного и кислотностью pH 6-8, заселенная дождевыми червями и микрофлорой, характерной для девственных черноземов и включающей целлюлозоразрушающие грибы, литотрофные микроорганизмы, молочнокислые бактерии, азотфиксирующие бактерии, деструкторы азотистых соединений, обогащена незаменимыми микроэлементами в усваиваемом растениями виде, а также содержит микроорганизмы-симбионты тех видов растений, которые планируется выращивать. Концентрированный почвенный раствор обогащенный - водная вытяжка из экочернозема обогащенного. Способ получения экочернозема обогащенного и концентрированного почвенного раствора обогащенного. Устройство для получения экочернозема обогащенного и концентрированного почвенного раствора обогащенного. Изобретения позволяют обогатить экочернозем и концентрированный почвенный раствор микроэлементами и микроорганизмами-симбионтами. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Экочернозем обогащенный - структурированная почва с содержанием гумуса более 10%, структура которой образована мелкими 0,1-0,3 мм и крупными до 10 мм комками с цветом от светло-коричневого до черного и кислотностью pH 6-8, заселенная дождевыми червями и микрофлорой, характерной для девственных черноземов и включающей целлюлозоразрушающие грибы, литотрофные микроорганизмы, молочнокислые бактерии, азотфиксирующие бактерии, деструкторы азотистых соединений, обогащена незаменимыми микроэлементами в усваиваемом растениями виде, а также содержит микроорганизмы-симбионты тех видов растений, которые планируется выращивать.

2. Концентрированный почвенный раствор обогащенный - водная вытяжка из экочернозема обогащенного, содержащая растворенные в воде компоненты гумуса обогащенного и микрофлору, содержащую микроорганизмы-деструкторы органических соединений, содержащая как живые микроорганизмы, так и споры бактерий, а также незаменимые микроэлементы в усваиваемом растениями виде и микроорганизмы-симбионты тех видов растений, которые планируется выращивать, имеет цвет от светло-желтого до темно-коричневого и кислотность рН 6-8.

3. Способ получения экочернозема обогащенного и концентрированного почвенного раствора обогащенного, состоящий в том, что в изолированных емкостях создают систему дренажа, размещают над ней горизонтальный слой экочернозема обогащенного, над ним размещают перерабатываемую органоминеральную смесь, перемешанную с измельченным горючим ископаемым, в количестве до 10% общего объема слоя и с измельченными ростками-носителями нужной микрофлоры, выращенными отдельно в количестве 1…2% от общего объема слоя, над перерабатываемой органоминеральной смесью размещают слой водостойкой мульчи толщиной 2…5 мм, поддерживают оптимальные условия для переработки, а после завершения переработки проводят пролив дождеванием и собирают фильтрат.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, для достижения воздухопроницаемости смеси в нее добавляются сорбирующие компоненты в количестве 10-60% общего объема слоя.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что для ускорения процессов переработки все компоненты горизонтального слоя предварительно измельчаются до размера частиц 1-2 мм.

6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что половину горючих ископаемых измельчают до размера частиц не более 2 мм, а другую половину - до размера не более 1 мкм.

7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что поддержание оптимальных условий для переработки выполняют измерением температуры и влажности в помещении и поддержанием в помещении температуры 20-25°C и относительной влажности более 65%.

8. Способ по п. 3, отличающийся тем, что завершение переработки определяют по достижению прозрачности фильтрата.

9. Способ по п. 3, отличающийся тем, что собранный фильтрат переливают в емкость-отстойник и выдерживают в ней до полного оседания взвешенных частиц, потом из крана, расположенного выше слоя осадка, сливают фильтрат.

10. Устройство для получения экочернозема обогащенного и концентрированного почвенного раствора обогащенного, содержащее помещение со средствами подачи и подогрева воздуха, размещенные в помещении емкость для выращивания ростков и емкости с проницаемым для жидкости дном, внутри каждой из которых снизу вверх размещены слой экочернозема обогащенного, перерабатываемый слой органоминеральной смеси и слой водостойкой мульчи, над емкостями размещены устройства для полива, вне помещения установлены измельчители ростков, отходов растительности и животноводства, сорбента, выходы которых соединены с входами смесителя, другие входы которого связаны с выходами молотковой мельницы и дезинтегратора, соединенного входом с выходом молотковой мельницы, а под проницаемым для жидкости дном емкости расположен желоб для сбора фильтрата.