ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ Российский патент 2018 года по МПК C05F11/08 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к органоминеральным удобрениям на основе сапропеля для любых культур, на любых почвах.

Известно органоминеральное удобрение на основе сапропеля (см. Патент РФ №2280020, оп. 20.07.2006), содержащее сапропель, минеральные компоненты и дополнительно твердый остаток послеспиртовой барды. Органоминеральные удобрения на основе сапропеля, полученные по способу получения (А.С. СССР №1807048, кл. C05F 7/00, БИ №13, 1993 г.).

Наиболее близким к описываемому по технической сущности является выбранное за прототип известное органоминеральное удобрение на основе сапропеля (см. Патент РФ №2337086, опубликовано: 27.10.2008), содержащее сапропель и минеральные добавки в виде фосфорных, азотных и калийных удобрений и дополнительно содержит сухой птичий помет и карбоксиметилцеллюлозу, а в качестве фосфатных, азотных и калийных удобрений оно содержит соответственно суперфосфат двойной 50%, аммиачную селитру 35% и сульфат калия 50%, при следующем соотношении компонентов, мас. %: сапропель 15-25%, суперфосфат двойной 2-12%, аммиачная селитра 35% 4,5-17%, сульфат калия 50% 0,1-7%, карбоксилметилцеллюлоза 12-18%, остальное - сухой птичий помет.

В известных аналогах сапропель используется в относительно небольшом количестве, что снижает эффективность применения сапропеля как богатого гумусом источника ценных микроэлементов - дешевого, экологичного органического удобрения. Не применяется известь для раскисления почв, не применяются биологические препараты для повышения биологической активности почвы и устойчивости растений к стресс-факторам (фитопатогены и абиотические условия).

Задача заявляемого изобретения - создание эффективного удобрения с сбалансированным составом на основе большего содержания сапропеля с малой себестоимостью и повышенной экологичностью.

Технический результат заключается в повышении эффективности удобрения, повышении его раскислительных свойств для кислых и слабокислых почв, в улучшении биологической активности почвы, устойчивости к болезням, создании условий для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, повышении содержания органического вещества почвы.

Технический результат реализуется совокупностью основных признаков:

Органоминеральное удобрение, содержащее сапропель и минеральные добавки в виде азотных, фосфорных удобрений, отличается тем, что оно дополнительно содержит известь и биологический препарат - фитоспорин, при следующем соотношении всех компонентов, мас. %:

Кроме того:

- содержание извести может варьироваться в зависимости от кислотности почвы;

- оно может использоваться в виде таблеток или гранул.

Сохранение и повышение плодородия пахотных почв является основной проблемой современного земледелия. Особую роль в этом играет система удобрения. Внесение удобрений обеспечивает нормальное питание растений. Одним из видов органического удобрения является озерный сапропель. Сапропель, как высококачественное удобрение, применяется на всех типах почв для увеличения содержания в почве гумуса, азота и микроэлементов, улучшения водно-физических свойств почвы, нейтрализации кислотности.

Действие большинства удобрений не исчерпывается одним годом. Известь, сапропель оказывают положительное влияние на почву и растения в течение ряда лет. Более того, правильное использование удобрений обеспечивает еще и неуклонное увеличение плодородия почвы.

Сапропели содержат комплекс органических и минеральных веществ, соединения азота, серы, меди, бора, молибдена и других элементов. В составе органической части имеются биологически активные вещества, гуминовые кислоты, витамины. Важнейшая характеристика сапропелей - это общий уровень зольности, содержание кремния, железа, серы, карбонатов, кальция и уровень кислотности. В зависимости от этого сапропели могут применяться в смеси с навозом, различными отходами, минеральными удобрениями. По своему составу сапропели разных озер могут сильно различаться, наиболее ценными считаются низкозольные сапропели, с содержанием золы менее 30%.

Многие исследователи отмечают, что применение сапропеля способствует росту урожайности сельскохозяйственных культур, положительно влияет на агрохимические и водно-физические свойства почв, снижает кислотность (Изучение и хозяйственное использование торфяных и сапропелевых ресурсов. Сб. материалов Международного симпоз., состоявшегося в Тюмени, 18-20 июля 2006 г. // Абрамов Н.В. (ред.). Тюмень: Издательство Тюменской гос. с.-х. акад., 2006.) Запасы сапропеля велики. Добыча сапропеля также решает проблему углубления многих обмелевших водоемов, для дальнейшего развития рыбного хозяйства.

Органоминеральные удобрения, содержащие в своем составе гуминовые вещества, макро- и/или микроэлементы, предназначены для обеспечения полноценного питания растений. Удобрения вносятся в почву в область корневой системы растения.

Большинство культурных растений для своего нормального развития требует почв с нейтральной или слабощелочной реакцией. Однако современные экологические исследования состояния пахотных земель показывают на устойчивую тенденцию к повышению уровня их кислотности. Для нейтрализации кислотности почвы используют известкование, которое существенно улучшает условия использования удобрений и подавляет почвенные патогены (Шильников И.А., Сычёв В.Г., Зеленое Н.А., Аканова Н.И., Федотова Л.С. Известкование как фактор урожайности и почвенного плодородия. - М.: ВНИИА, 2008. - 340 с.). Кроме того, известь обогащает почву необходимым для роста растений кальцием. Но процесс известкования, естественно, не обеспечивает растения другими компонентами, необходимыми для восстановления плодородия почвы. Обогащение почвы этими компонентами обеспечивается внесением органических удобрений. Также известь необходима в качестве добавки для нейтрализации в суперфосфате свободной фосфорной кислоты и снижения подкисляющего действия мочевины на почву.

В 2011-2015 годах на опытном поле Курганской ГСХА на черноземе выщелоченном слабогумусированном маломощном легкосуглинистом проводились исследования в стационарных полевых опытах по изучению влияния озерного сапропеля в сочетании с известью, фосфорными и азотно-фосфорными удобрениями на урожай зерновых культур и свойства почвы в звене зернопарового севооборота. В опыте использовались сапропели из Курганской области (№1 в схеме опытов) и Свердловской области (№2).

Опыт 1. В 2011-2012 гг. на фоне припосевного внесения суперфосфата простого (Р₂₀) и без фона применяли сапропель (№1) в дозах - 10, 20, 30 т/га, в пересчете на 50%-ную влажность. Делянки учетной площадью 10 м² (2×5 м).

Опыт 2. В 2014-2015 гг. сапропель и известь вносили на ротацию севооборота под предпосевную культивацию с заделкой на глубину 10-12 см. Общая площадь делянки в опыте 15 м², учетная 12 м² (2×6 м).

Размещение вариантов методом рандомизированных повторений, повторность четырехкратная.

Объекты исследований - яровая пшеница сорт Жигулевская, яровой ячмень сорт Прерия. Норма высева - 5,0 млн всхожих зерен на гектар.

Схема опыта 2014-2015 гг. представляет собой матрицу трехфакторного полного факториального эксперимента. Фактор А - известь (без извести и в дозе 2,0 т/га для нейтрализации 1/2 гидролитической кислотности). Фактор В - ежегодное внесение минеральных удобрений (0 и N₃₀P₃₀). Фактор С - сапропель (0 и 20 т/га). Минеральные удобрения - азотно-фосфорного смешанного удобрения (аммиачная селитра (34,6% д.в.), суперфосфат простой (26% д.в.).

В 2011 г. посев яровой пшеницы проводили 19 мая, уборку урожая - в фазу полной спелости 5 сентября. В 2012 г. посев ярового ячменя проводили 22 мая, уборку урожая - в фазу полной спелости 25 августа. В 2014 г. посев проводили 1 июня, уборку - в фазу полной спелости. В 2015 году посев проведен 2 июня, уборка - 10 сентября.

Посев вели посевным комплексом АПП-7,2. Урожайность учитывали сноповым методом с 1 м², приводили к стандартной влажности и пересчитывали в т/га. Смешанные образцы почв отбирали из пахотного слоя после уборки урожая. Обработка почвы и система ухода за посевами зерновых культур соответствовали рекомендованным для зоны.

Наличие в схеме опыта контроля без удобрений дает возможность исследовать агрохимические свойства почвы, а с течением времени - темпы истощения плодородия. Используемые в опыте сапропели характеризовались следующими показателями: №1, - рН - 7,76; зольность - 29,8%; N - 7,05%; P₂O₅ - 0,53%; K₂O - 0,23%; СаО - 47,8%, и №2 - рН - 4,40; зольность - 55,6%; N - 4,11%; P₂O₅ - 0,41%; K₂O - 0,40%; СаО - 23,2%.

Статистическую обработку результатов учета урожая проводили методом дисперсионного анализа двух- и трехфакторного опыта по Б.А Доспехову (Доспехов Б.А. Методика полевого опыта / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985 - 351 с.).

Погодные условия вегетационного периода 2011 года характеризовались как благоприятные для возделывания сельскохозяйственных культур. Сумма осадков за июнь, июль, август составила 258 мм или 161% к среднемноголетней норме (160 мм). Сумма положительных температур за вегетационный период составила 2071°С, что близко к среднемноголетнему значению (2172°С). Гидротермический коэффициент вегетационного периода 2011 года составил 1,25, что подтверждает наличие обильного увлажнения.

Погодные условия вегетационного периода 2012 года характеризовались как неблагоприятные - лето было жарким и засушливым. Сумма осадков за 3 летних месяца составила 66 мм или 41% к среднемноголетней норме (160 мм). Сумма положительных температур за вегетационный период составила 2373°С, что на 200°С выше среднемноголетнего значения. Гидротермический коэффициент вегетационного периода 2012 года составил 0,28, что подтверждает засушливые условия прошедшего года.

Погодные условия в период вегетации 2014 г. сложились неблагоприятно для яровой пшеницы: в начальный период развития - высокие температуры, отсутствие осадков и суховеи отмечались до конца июня, затем в течение трех недель июля преобладала низкая температура воздуха и обильные осадки различной интенсивности. Август был близок к среднемноголетним показателям.

Погодные условия 2015 года в начале вегетационного периода - повышенное количество осадков и высокие температуры, отмечались в течение первого месяца развития пшеницы. Погодные условия августа по температуре были сопоставимы с июльскими, по осадкам сложилась обратная ситуация - основная их часть выпала к 3 декаде месяца и составила 58% от общего количества осадков за месяц.

Обильные осадки вегетационного периода 2011 года позволили яровой пшенице сформировать полноценный урожай даже без применения органических и минеральных удобрений. Используя запасы элементов питания почвы, яровая пшеница сформировала 2,32 тонны зерна в пересчете на гектар. Тем не менее, действие сапропеля на урожайность зерна яровой пшеницы, в благоприятных погодных условиях, было положительным (таблица 1). Внесение возрастающих доз сапропеля обеспечило возрастающие же прибавки урожая зерна - 0,16, 0,22, 0,34 т/га, которые были математически достоверны (НСР_0,95 - 0,12 т/га).

Простой суперфосфат в дозе 20 кг д.в. на гектар способствовал росту урожайности на 0,22 т/га. Сапропель, внесенный на фоне фосфорного удобрения, дополнительно увеличил урожай зерна яровой пшеницы. Прибавки составили - от 10 т/га сапропеля 0,30, от 20 т/га - 0,40, от 30 т/га - 0,52 т/га или 12,9, 17,2, 22,4% соответственно.

На фосфорном фоне прибавки от применения сапропеля, в сравнении с вариантом Р₂₀, также были существенны, кроме варианта с 10 тоннами сапропеля на гектар. Они составили 0,08, 0,18 и 0,30 т/га от возрастающих доз сапропеля. Если сравнить одинаковые дозы сапропеля на фоне фосфорного удобрения и без него, можно отметить, что разница между этими вариантами также является математически достоверной, так как превышает НСР_0,95 (0,12 т/га).

Последействие сапропеля, внесенного в 2011 году, на урожайность зерна ячменя, в жестких погодных условиях вегетационного периода 2012 года, также можно оценить как положительное. Без применения удобрений ячмень сформировал 0,58 тонны зерна в пересчете на гектар. Внесение возрастающих доз сапропеля обеспечило прибавки урожая 0,01, 0,04, 0,06 т/га, которые, кроме первой, были математически достоверны (НСР_0,95 - 0,04 т/га).

Последействие сапропеля, внесенного на фоне фосфорного удобрения, также способствовало росту урожая зерна ячменя. Прибавки составили - от 10 т/га сапропеля 0,02, от 20 т/га - 0,04, от 30 т/га - 0,07 т/га или 3,4, 6,9, 12,1% соответственно.

На фосфорном фоне, в сравнении с вариантом с одним фосфорным удобрением, существенной была только прибавка от 30 тонн сапропеля на гектар (0,06 т/га). Если сравнить одинаковые дозы сапропеля на фоне Р20 и без него, можно отметить, что математически доказуемого действия фосфорного удобрения не было.

Результаты опыта 2 показали, что в условиях 2014 года урожайность пшеницы на варианте без удобрений составила 1,68 т/га. При внесении азотно-фосфорных удобрений урожайность в опыте была максимальной и составила 2,03 т/га (таблица 2). По нашим данным, известкование почвы не оказало существенного влияния на урожайность пшеницы в первый год действия (Рф<Рт). Использование сапропеля способствовало увеличению урожайности пшеницы по сравнению с контролем на 0,14-0,19 т/га (НСР_0,95 - 0,08).

В 2015 году урожайность пшеницы на варианте без удобрений составила 1,44 т/га, при внесении минеральных удобрений урожайность увеличилась до 1,54 т/га, прибавка оказалась также существенной (НСР_0,95 - 0,06). Наибольшая урожайность в опыте отмечена на 11 варианте при совместном использовании извести, сапропеля и N₃₀P₃₀ - 1,80 т/га.

В среднем за два года в звене зернопарового севооборота средняя урожайность составила на контроле 1,56 т/га. Действие и последействие сапропеля повысило урожайность пшеницы до 1,65-1,68 т/га. Наибольшую продуктивность показал вариант на фоне извести с сапропелем (№1) и минеральных удобрений - 1,91 т/га.

Таким образом, ежегодное применение минеральных удобрений увеличило урожайность пшеницы на 14,7%, от сапропеля повысилась урожайность на 5,8-7,7%, при совместном использовании химического мелиоранта, сапропеля и азотно-фосфорного удобрения - на 16,7-22,4%.

При сельскохозяйственном производстве возрастает доля обменного водорода, повышается кислотность почвы. В наших исследованиях известкование чернозема оказало влияние на гидролитическую кислотность (Нг) почвы. В 2014 году Нг на варианте без удобрений была 3,70 мг-экв./100 г почвы. При внесении органических удобрений с известью кислотность снизилась на 0,64 мг-экв./100 г почвы. Внесение минеральных удобрений способствовало повышению гидролитической кислотности чернозема на 0,45 мг-экв./100 граммов почвы.

В 2015 году наименьший показатель гидролитической кислотности отмечен на 8 варианте опыта - 3,07 мг-экв./100 г (таблица 3).

Актуальная кислотность (рН_водн) в первый год исследований на контроле составила 6,38, под влиянием органических удобрений произошло снижение этого показателя до 6,30-6,34 единицы. Величина рН_водн при использовании азотно-фосфорных удобрений снизилась до 6,22. Наиболее сильно на реакцию среды действовала известь, так в первый год ее действия величина рН_водн составила 6,69, (на фоне сапропеля - до 6,70). Во второй год действие химического мелиоранта усилилось - наибольшее значение показателя отмечено на 11 варианте - 6,98 ед.

Обменная кислотность (рН_сол) на контроле в 2014 году составила 5,28 единиц, с внесением минеральных удобрений - 5,14. В первый год исследований известкование почвы способствовало снижению кислотности до величины 5,65 совместно с сапропелем №1 - до 5,50 единицы. Внесение извести с минеральными удобрениями увеличивало значение рН_сол на 0,44 единицы по сравнению с вариантом 4. Максимальная эффективность применяемых приемов для снижения кислотности во второй год исследований отмечена на варианте с совместным применением извести, сапропеля (№1) и минеральных удобрений рН_сол - 5,86.

Таким образом, исследования показали, что минеральные удобрения и сапропель №2, повышали кислотность чернозема. На вариантах опыта с внесением извести и сапропеля (№1) отмечено снижение всех форм кислотности.

Предлагаемое соотношение компонентов в удобрении основано на результатах анализа литературных источников и проведенных исследований.

В связи с большей пригодностью мочевины в качестве компонента удобрения по сравнению с аммиачной селитрой (снижаются потери аммиачных форм при смешивании с известковым компонентом) в последующих полевых опытах аммиачная селитра была заменена на мочевину. Исследования фитоспорина в полевых и лабораторных исследованиях показали его высокую эффективность, что позволяет ввести данный препарат в состав удобрения. Для почв с различной кислотностью содержание извести может варьироваться в пределах от 2 до 10%.

Массовое применение химических средств защиты приводит к формированию устойчивых форм патогенных микроорганизмов, нарушению взаимосвязей между компонентами агроэкосистемы. Наступает дестабилизация экосистем, происходит изменение видового состава вредных биообъектов в сторону повышения их вредоносности. В такой ситуации обращение к естественным биоценотическим регуляторам, а не к химико-техногенной интенсификации сельхозпроизводства, является более предпочтительной.

Биологический препарат фитоспорин (на основе бактерии Bacillus subtilis) активизирует развитие микроорганизмов, особенно бациллярных форм и псевдомонад, продуцирует различные ферменты, разрушающие целлюлозу, а также антибиотики, способствующие подавлению роста и развития почвенных фитопатогенов. Препарат фитоспорин сдерживает развитие фитопатогенных грибов Bipolaris sorokiniana, Fusarium oxysporum. При внесении в почву фитоспорина активность целлюлазы увеличивается в 1,5-2,0 раза, а эмиссия углекислоты повышается в 1,2 раза. Повышение биологической активности почвы является необходимой предпосылкой для снижения паразитической активности возбудителей корневой гнили и снижения заболеваемости культур корневой гнилью. Использование биологических препаратов увеличивает численность микроорганизмов в ризосфере растений и стимулирует скорость их размножения, повышается микробиологическая активность почвы.

Процентное содержание биологического препарата в удобрении определяется рекомендациями производителем препарата и варьируется в пределах 0,2÷0,5%.

Заявляемое органоминеральное удобрение готовится следующим образом: сухие компоненты смешиваются в определенном соотношении; полученная масса гомогенизируется; загружается в специальные установки (таблеточный пресс, роторная таблеточная машина, гранулятор и т.д.), в которых формируется конечный продукт.

Удобрение может быть использовано в виде таблеток, гранул, брикетов.

Заявляемое удобрение отличается высокой степенью экологичности, так как содержит большое количество сапропеля, известь и споровую массу бактерий.

Небольшая себестоимость удобрения обусловлена использованием местного источника органического сырья и простотой изготовления.

Заявляемое органоминеральное удобрение сбалансировано по составу, содержит биологически активные минеральные и органические компоненты, которые способны снижать кислотность и повышать плодородие почвы, ее микробиологическую активность, а также снижать заболеваемость культур корневой гнилью.

Получение и хранение таких удобрений не должно вызывать технологических трудностей, а форма и состав их должны легко регулироваться, что расширит базу природного минерального сырья, а также повысит плодородие и качество почв, улучшит качество продукции и экологическую обстановку, а также возможность транспортировать на различные расстояния в фасованном виде (коробках) и в процессе хранения предотвращать слеживаемость заявленного органоминерального удобрения.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к органоминеральным удобрениям на основе сапропеля для любых культур на любых почвах. Органоминеральное удобрение содержит сапропель и минеральные добавки в виде азотных, фосфорных удобрений. Удобрение дополнительно содержит известь и биологический препарат - фитоспорин, при следующем соотношении всех компонентов, мас. %: сапропель – 75-90, суперфосфат простой 26% - 0,6-14,0, мочевина 46% - 0,4-11, известь – 2,0-10,0, фитоспорин – 0,-0,5. Технический результат заключается в повышении эффективности удобрения, повышении его раскислительных свойств для кислых и слабокислых почв, в улучшении биологической активности почвы, устойчивости к болезням, создании условий для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, повышении содержания органического вещества почвы. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Органоминеральное удобрение, содержащее сапропель и минеральные добавки в виде азотных, фосфорных удобрений, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит известь и биологический препарат - фитоспорин, при следующем соотношении всех компонентов, мас. %:

2. Органоминеральное удобрение по п. 1, отличающееся тем, что содержание извести может варьироваться в зависимости от кислотности почвы.

3. Органоминеральное удобрение по п. 1, отличающееся тем, что оно может использоваться в виде таблеток или гранул.