Способ изготовления биоразлагаемого контейнера для выращивания растений Российский патент 2022 года по МПК A01G9/29 

Изобретение относится к области растениеводства и может быть использовано для выращивания рассады различных растений, например, в парниках, теплицах, и ее высадки в открытый грунт при интенсивных технологиях.

В связи с необходимостью механизации процесса посадки лесных культур в настоящее время перспективным направлением считается выращивание посадочного материала с закрытой корневой системой. Так, во многих странах (Финляндия, Швеция, Норвегия, Канада и др.) восстановление лесов и лесоразведение проводятся преимущественно сеянцами с закрытой корневой системой.

Производство посадочного материала с закрытой корневой системой в контейнерах позволяет получить посадочный материал с почти 100%-ной приживаемостью. Такой посадочный материал пользуется большим спросом, так как появляется возможность производить посадку растений практически любых размеров и в любые сроки. 

Учитывая, что в настоящее время приоритет отдается экологически чистому земледелию, при посадке посадочного материала с закрытой корневой системой перспективно использовать одноразовые емкости, которые способны разлагаться в почве.

Известна смесь для изготовления горшочков для рассады (Пат. РФ № 2379880; МПК A01G 9/10; опубл. 27.01.2010) на основе табачной пыли, при следующем соотношении ингредиентов, масс.%: табачная пыль – 70-80; опилки – 10-18; навоз крупного рогатого скота – 5-10; речной песок – 2-5; вода – из расчета, чтобы влажность смеси не превышала 60-70%, минеральные удобрения – 1,0-8,0 кг на 1 т сухой смеси в зависимости от вида рассадной культуры.

Недостатками данной смеси являются многокомпонентность технологического цикла, а также ограничения по ее использованию в связи с 3-м классом опасности табачной пыли для природной среды.

Известна композиция для получения биоразлагаемого горшка для рассады (Пат. РФ № 2723724; МПК A01G 9/029, A01G 24/00, C12N 1/20; опубл. 17.06.2020), где в качестве материала, разлагающегося под воздействием влаги, используют растительные отходы – солому злаковых сельскохозяйственных культур, подсолнечную лузгу, древесные отходы и т.п., а в качестве связующего – культуральную жидкость, содержащую полисахарид (альгинат, леван, декстран и т.п.), при следующем соотношении компонентов, масс.%: растительные отходы – 80-85, культуральная жидкость, содержащая полисахарид, – 15-20. Для приготовления композиции предварительно измельчают растительные отходы и помещают их в специальные смесители. В подготовленную массу при перемешивании добавляют культуральную жидкость, содержащую полисахарид, из расчета 20-25 г/л. Перемешивание продолжают до получения однородной массы. Проводят высушивание смеси в сушильном шкафу при температуре 70°С до влажности 6-8%. Для изготовления биоразлагаемого горшка для рассады полученную композицию помещают в пресс-форму, проводят холодную подпрессовку, а затем горячее прессование на термогидравлическом прессе при температуре 100°С и давлении 12-14 МПа в течение 2 мин. Готовый горшок подсушивают в естественных условиях. Перед использованием горшок обрабатывают посредством опрыскивания микробным биологическим препаратом на основе ризосферных бактерий (Pseudomonasaureofaciens ВКПМ В-11634 и Azotobactervinelandii ВКПМ В-5787).

Недостатками данной композиции являются необходимость измельчения растительных отходов, дополнительные затраты на производство культуральной жидкости, содержащей полисахарид, а также обработка биоразлагаемого горшка микробным биологическим препаратом.

Известен способ изготовления торфяной емкости (Пат. РФ № 2474107; МПК A01G 9/10; опубл. 10.02.2013), включающий перемешивание основных компонентов смеси со связующим, формирование емкости и ее сушку. В качестве основного компонента смеси используют торф, а в качестве связующего – смесь воды и торфа или воды, торфа и гидрофобного вещества, в частности, октадециламина, которую, по меньшей мере, один раз пропускают через диспергатор при перепаде давления в диспергаторе от 0,1·10⁵ до 25·10⁵ Па. Перед началом перемешивания компонентов смеси производят подготовку (просеивание) торфа. Перемешивание торфа со связующим проводят в течение 15 мин. в соотношении 5-8 кг связующего на 32 кг торфа. Формирование торфяной емкости осуществляют с использованием различных формовочных машин. Принят за прототип.

Сушка торфяных емкостей, как правило, проводится при температуре 90-145°С до влажности 12-18% (Горная энциклопедия. Сушка торфа. Режим доступа: http://www.mining-enc.ru/s/sushka-torfa).

Недостатками данного способа являются его многостадийность, повышенная кислотность основного компонента емкости – торфа, что отрицательно влияет на рост растений, отсутствие питательных элементов в материале торфяной емкости, затраты на приобретение гидрофобного вещества (октадециламина).

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание биоразлагаемого контейнера, повышающего питательную ценность его компонентного состава, расширение ассортимента используемых сырьевых источников, а также снижение затрат на производство контейнера.

Для решения поставленной технической задачи в способе изготовления биоразлагаемого контейнера для выращивания растений, включающем перемешивание основных компонентов смеси со связующим, формирование контейнера и его сушку, согласно изобретению, в качестве основных компонентов смеси используют осадки сточных вод и древесные опилки, а в качестве связующего – полисахарид, например, муку пшеничную, при следующем соотношении компонентов, масс.%: осадки сточных вод – 65-70, древесные опилки – 15-20, полисахарид – 15, после перемешивания в полученную смесь добавляют воду в количестве, обеспечивающем конечную влажность смеси 55-60%, после чего смесь помещают в пресс-форму, проводят холодную подпрессовку в течение 2-3 мин., а затем в открытой пресс-форме сушат при температуре 65°С в сушильном шкафу до влажности 6-8%.

Технический результат изобретения заключается в снижении температуры сушки биоразлагаемого контейнера до 65°С и его высушивании до влажности 6-8%. Это позволяет сохранить полезные свойства осадков сточных вод, входящих в состав смеси, и обеспечить растения дополнительным питанием органическими веществами. При этом величина рН смеси близка к нейтральному значению, что благоприятно влияет на рост и развитие растений в контейнере. Кроме того, дополнительно решается и экологическая проблема утилизации осадков сточных вод (Загрязнение отходами. Режим доступа: http://www.ecolognatural.ru/enats-464-1.html) и древесных опилок (Леспроминформ. Журнал профессионалов ЛПК. 2019. 19.03. Режим доступа: https://lesprominform.ru/news.html?id=10665).

Способ изготовления биоразлагаемого контейнера для выращивания растений осуществляют следующим образом.

Перемешивают осадки сточных вод, древесные опилки и связующее – полисахарид, например, муку пшеничную, при следующем соотношении компонентов, масс.%: осадки сточных вод – 65-70, древесные опилки – 15-20, полисахарид – 15. После этого в полученную смесь добавляют воду в количестве, обеспечивающем конечную влажность смеси 55-60%. Смесь помещают в пресс-форму, проводят холодную подпрессовку в течение 2-3 мин., а затем в открытой пресс-форме сушат при температуре 65°С в сушильном шкафу до влажности 6-8%.

Химический состав осадков сточных вод и древесных опилок, приведенный в таблице 1, позволяет сделать вывод об их высокой питательной ценности для растений и возможности использования этих отходов в качестве источников для производства биоразлагаемых контейнеров.

Таблица 1

Химический состав компонентов смеси по заявляемому способу и основного компонента смеси (торфа) по способу, принятому за прототип

Показатели Древесные опилки Осадки сточных вод Мука пшеничная Торф
(прототип) Органическое вещество, % 70,20 83,02 86,00 69,00 Общий азот, % 0,03 4,50 2,13 1,50 Углерод, % 47,30 86,50 0,55 54,00

Следует также отметить, что наличие развитой пористости, переходящей от макропор к мезопорам, свидетельствует о присутствии у осадков сточных вод адсорбционных свойств и способности удерживать влагу (Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2021. № 1 (61). С. 390-398; Агрохимический вестник. 2020. № 1. С. 60-64). Это свойство осадков сточных вод позволяет защитить растение от пересыхания при нахождении в биоразлагаемом контейнере.

С целью определения эффективности заявляемого способа изготовления биоразлагаемого контейнера для выращивания растений были проведены исследования по выращиванию растений (на примере культуры овса) в биоразлагаемых контейнерах и торфяных емкостях (прототип).

Биоразлагаемые контейнеры и торфяные емкости заполняли биогрунтом (ТУ 20.15.80-002-75210117-2019), в который высевали семена овса на глубину 2-3 см. В таблице 2 представлены сравнительные характеристики биоразлагаемого контейнера по заявляемому способу и торфяной емкости по способу, принятому за прототип, и их влияние на рост и развитие растений.

Таблица 2

Сравнительные характеристики биоразлагаемого контейнера по заявляемому способу и торфяной емкости по способу, принятому за прототип, и их влияние на рост и развитие растений

Показатели Биоразлагаемые контейнеры (заявляемый способ) Торфяные емкости (прототип) рН смеси 6,5-7,0 4,5-6,1 Биоразлагаемость в почве, сут. 25,0-30,0 35,0-48,0 Всхожесть семян (овес), сут. 3,0 7,0 Длина стебля растения на 7-е сут. после прорастания, см 15,0-20,0 5,0-7,0 Скорость роста растения, см/сут. 2,1-2,9 0,7-1,0 Интервал полива растений, сут. 4,0 2,0

Анализ результатов исследований, представленных в таблице 2, показал, что растения, выращенные в биоразлагаемых контейнерах, по всем показателям были лучше, чем выращенные в торфяных емкостях. В частности, всхожесть семян ускорилась в 2,3 раза, а скорость роста растений увеличилась в 3 раза.

Таким образом, заявляемый способ изготовления биоразлагаемого контейнера для выращивания растений, выполненного из смеси на основе осадков сточных вод, древесных опилок и полисахарида, позволяет получить быстро разлагаемый в почве контейнер, что не требует извлечения растений из контейнеров для пересадки в открытый грунт, при этом не травмируется корневая система растений, который хорошо удерживает влагу, предотвращая растения от пересыхания, при этом богатый органический состав осадков сточных вод ускоряет всхожесть семян, а также служит дополнительным источником питательных веществ для растений. Кроме того, использование осадков сточных вод и древесных опилок в качестве основных компонентов для производства биоразлагаемого контейнера также решает экологическую проблему их утилизации.

Изобретение относится к области растениеводства и может быть использовано для выращивания рассады различных растений. Способ изготовления биоразлагаемого контейнера для выращивания растений осуществляют следующим образом. Перемешивают осадки сточных вод, древесные опилки и связующее – полисахарид, например муку пшеничную, при следующем соотношении компонентов, мас.%: осадки сточных вод – 65-70, древесные опилки – 15-20, полисахарид – 15. После этого в полученную смесь добавляют воду в количестве, обеспечивающем конечную влажность смеси 55-60%. Смесь помещают в пресс-форму, проводят холодную подпрессовку в течение 2-3 мин, а затем в открытой пресс-форме сушат при температуре 65°С в сушильном шкафу до влажности 6-8%. Изобретение обеспечивает получение контейнера, который быстро разлагается в почве, хорошо удерживает влагу, предотвращая растения от пересыхания, при этом органический состав осадков сточных вод ускоряет всхожесть семян, а также служит дополнительным источником питательных веществ для растений того, кроме того, использование осадков сточных вод и древесных опилок в качестве основных компонентов для производства биоразлагаемого контейнера также решает экологическую проблему их утилизации. 2 табл.

Способ изготовления биоразлагаемого контейнера для выращивания растений, включающий перемешивание основных компонентов смеси со связующим, формирование контейнера и его сушку, отличающийся тем, что в качестве основных компонентов смеси используют осадки сточных вод и древесные опилки, а в качестве связующего – полисахарид, например муку пшеничную, при следующем соотношении компонентов, мас.%: осадки сточных вод – 65-70, древесные опилки – 15-20, полисахарид – 15, после перемешивания в полученную смесь добавляют воду в количестве, обеспечивающем конечную влажность смеси 55-60%, после чего смесь помещают в пресс-форму, проводят холодную подпрессовку в течение 2-3 мин, а затем в открытой пресс-форме сушат при температуре 65°С в сушильном шкафу до влажности 6-8%.