Изобретение относится к области растениеводства, а именно к производству многокомпонентного органического удобрения на основе наноструктурного цеолита с функциями почвоулучшителя и биостимулятора.
В настоявшее время земледелие и растениеводство ориентированы на ускорение роста и развития растений полевых культур и увеличение их продуктивности за счет применения органических удобрений и биопрепаратов, получаемых на основе утилизации органических отходов и сырья, что способствует декарбонизации российского АПК.
Для получения «органической» растениеводческой продукции, ускорения роста и развития растений, восстановления плодородия почвы, особенно важным является использование инновационных экологически безопасных органических многокомпонентных удобрений, которые по агрономической и экономической эффективности не уступают основным минеральным удобрениям, и при этом обеспечивают поступление в почву макро - и микроэлементов, полезных микроорганизмов, гуминовых веществ, аминокислот, фитогормонов и других биохимически активных веществ.
Известно органическое удобрение - мелиорант [Патент № 2745780 МПК C05F 3/00, C05F 11/02, C05F 11/08, Опубликовано 31.03.2021 Бюл. №10], содержащий эффлюент, макроэлементы, микроэлементы и микроорганизмы, в следующем соотношении компонентов, мас.%:
Однако, недостатком данного удобрения являются его низкие показатели эффективности, что обусловлено отсутствием в его составе баланса минеральных макро- и микроэлементов, а также пролонгированного действия удобрения, в виду отсутствия в составе минерального компонента - абсорбента, который выступал бы как «контейнер - носитель» для других ингредиентов удобрения и микроорганизмов.
Известно удобрение-мелиорант «Нара-2» (Патент РФ №2115641, МПК C05F 7/00, опубл. 20.07.1998 г.), содержащее смесь торфа и сапропеля, цеолитовый туф с размером частиц 1,0 - 5,0 мм, известковую муку и хитин, либо его производные, или хитозан, либо его производные. Данное удобрение - мелиорант обладает повышенной избирательной сорбционной активностью к тяжелым металлам и радионуклидам, повышает численность агрономически ценных групп микроорганизмов, а в целом проявляет высокий мелиорирующий эффект и содействует повышению плодородия почв.
Недостатками данного удобрения являются малое содержание азота, фосфора и калия, что не обеспечивает повышения урожайности на обедненных почвах. Кроме того, прочный органоминеральный комплекс сапропеля препятствует высвобождению гуминовых веществ, что также снижает эффективность удобрения. Кроме того, хитин и хитозан (как и их производные) являются достаточно дорогими по стоимости компонентами, что приводит к дополнительному удорожанию данного удобрения с большим количеством других составных ингредиентов.
Известно органо-минеральное удобрение (Патент №2382753 МПК C05F 3/00, Опубл. 27.02.2010 Бюл. № 6), содержащее птичий помет, воду и цеолитсодержащий туф, содержащий более 50 % по массе клиноптилолита, при следующем соотношении ингредиентов (%, по массе): птичий помет - 70-80; цеолитсодержащий туф - 10-20; вода - остальное. Удобрение получают путем смешения птичьего помета влажности 35-40% и цеолитсодержащего туфа, предварительно измельченного до размера частиц менее 1 мм, которые интенсивно перемешивают в течение 20-40 с, гранулируют, а затем подвергают дегидратации до влажности 10-14 мас.%. Предлагаемое удобрение отличается достаточной прочностью гранул, стабильно при хранении и эффективно при применении.
Однако, цеолитсодержащий туф имеет крайне низкое содержание агрономически полезных макро - и микроэлементов.
Известно органоминеральное удобрение [Патент РФ № 2598632, МПК C05F 11/02, Опубл. 27.09.2016 Бюл. № 27], включающее органическую составляющую бурый уголь, или торф, или гумат калия/натрия, минеральную составляющую, дополнительно содержит хелатирующий агент, при этом в качестве минеральной составляющей содержит соли щелочных и щелочноземельных элементов, а добавка содержит металлургический шлак следующего состава, масс. %: МехОу - 96,0-99,0, где: Me - металл, О - кислород, х и у - коэффициенты, определяющие их соотношение;
- микроэлементы - 1,0-4,0,
при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Недостатком данного удобрения является его органо-минеральный состав, в частности использование металлургических шлаков, в качестве адсорбентов, что неприемлемо для органического земледелия с целью получения органической продукции.
Известно органоминеральное удобрение (Патент №2724698 МПК C05F 3/00, C05F 11/02, C05F 11/08, Опубл. 25.06.2020 Бюл. № 18), содержащее органический компонент - помет птиц и минеральный компонент - природную минеральную составляющую, в качестве птичьего помета удобрение содержит биологически переработанный птичий помет с влагопоглощающим материалом с использованием консорциума штаммов Bacillus subtilis В-168, Bacillus mycoides В-691, Bacillus mycoides B-46, Streptococcus thermophilus B-907, Candida tropicalis Y-1520, Candida utilis Y-2441 в количестве 1⋅108-1⋅109 клеток в 1 мл на 1 т птичьего помета, удобрение дополнительно содержит фульвовую кислоту, а в качестве природной минеральной составляющей удобрение содержит термоактивированную природную кремнистую цеолитсодержащую породу (КЦП, при этом суммарное содержание опал-кристобалита, клиноптилолита и монтмориллонита в породе составляет 74-85 мас. %, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Недостатком известного органоминерального удобрения является сложность получения удобрения, заключающаяся в следующем:
1. Многостадийность процесса подготовки исходных компонентов.
2. Введение в состав органоминерального удобрения кислотно-щелочных компонентов.
Технический результат предлагаемого многокомпонентного органического удобрения заключается в повышенном содержании азота, фосфора, калия, кремния, гуминовых веществ и органического вещества в единице его массы, что делает данное удобрение более концентрированным, а следовательно, требуется внесение его в меньших дозах, что обеспечивает повышение эффективности использования предлагаемого многокомпонентного органического удобрения. Дополнительный технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в обеспечении заявленного удобрения функциями почвоулучшителя и биостимулятора.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что многокомпонентное органическое удобрение на основе наноструктурного цеолита включает цеолитовую крошку с размером частиц 1,0-5,0 мм, эффлюент, получаемый по ГОСТ РФ 33380 - 2015, и гумат калия, при следующем соотношении компонентов по массе, %:
- цеолит - 46,0;
- эффлюент - 33,0;
- гумат калия - 21,0.
Цеолит является высококремнистым природным материалом вулканического происхождения с нанопористой структурой и высокой ионнообменной активностью. Цеолит выступает как «контейнер - носитель» для других ингредиентов удобрения, таких как полезные микроорганизмы, гуминовые вещества и биостимуляторы (биохимические активные вещества, содержащиеся в ээфлюенте).
В таблицах 1 и 2 представлены физико - химические и химические показатели цеолита.
Физико - химические показатели цеолита
минералы
г-экв./кг
Химический состав цеолита
Эффлюент - продукт микробиологической анаэробной ферментации органических отходов и / или сырья в биореакторах (ГОСТ РФ 33380 - 2015) с одновременным получением биогаза, который может направляться на генерацию тепла и электричества для производственных нужд. Использовался эффлюент, вырабатываемый из смеси навоза КРС и птичьего помета.
В таблице 3 представлены химические показатели эффлюента.
Химический состав эффлюента
изм.
испытаний
на метод испытаний
в пересчете на К2О
в пересчете на Р2О5
Гумат калия - источник гуминовых соединений, составляющих основную долю гумуса почвы, играющего решающую роль в плодородии. Гумат калия увеличивает всхожесть семян и ускоряет их развитие; повышает устойчивость растений к стрессам, вызванным засухой, засолением, применением пестицидов и минеральных удобрений, а также активизирует процессы восстановления и сохранения плодородия почвы.
Химический состав гумата калия представлен в таблице 4.
Химический состав гумата калия
изм.
испытаний
на метод испытаний
Соотношение компонентов в заявленном многокомпонентном удобрении определено следующим: пропорции содержания органических ингредиентов обусловлены технологическими свойствами цеолита как «контейнера - носителя» других компонентов. 46% цеолита - оптимальное содержание в данном виде удобрения, чтобы заполнить поры цеолита необходимым количеством эффлюента и гумата калия для внесения из расчета на 1 га.
Отличие заявленного многокомпонентного органического удобрения от других органических удобрений:
- удобрение - многофункциональное - с функциями почвоулучшителя и биостимулятора;
- удобрение - пролонгированного действия, за счет пористой структуры цеолита (на 70 - 85% по объему цеолит состоит из пор с размером от 1 до 100 нанометров);
- удобрение содержит макро-, мезо- и микроэлементы, а также органический кремний (до 65% состава цеолита);
- удобрение с повышенным содержанием микроэлементов в органической, а не хелатной форме;
- удобрение с повышенным содержанием калия, фосфора, кальция, кремния, гуминовых веществ и органического вещества;
- цеолит выступает как почворазрыхлитель за счет своих особых технологических свойств (например, объемная масса - 500 - 650 кг/м3; сорбция воды - до 120% собственного веса);
- удобрение обладает обеззараживающим воздействием на почву из-за слабощелочной реакции рН и высокого содержания калия и кальция;
-- за счет высокой ионообменной активности цеолита ускоряется усвоение растениями труднодоступных питательных элементов из почвы.
Положительный эффект при использовании заявленного многокомпонентного органического удобрения:
- обладает пролонгированным действием, то есть постепенно отдает влагу, гуминовые и биохимические активные вещества, питательные элементы в почву, что является перспективным показателем в условиях повышения аридности вегетационного периода;
- обогащает почву микроэлементами, в том числе органическим кремнием;
- обогащает почву полезными микроорганизмами, активизируя микробиологическую активность обрабатываемого слоя почвы;
- повышает иммунитет, тургор и антистрессовые свойства растений культур;
- действует как почворазрыхлитель;
- действует как биостимулятор за счет биохимических активных веществ эффлюента - фитогормоны, аминокислоты растительного происхождения, витамины; комплекс целлюлозолитических ферментов; почвенные антибиотики;
- стимулирует рост корневой системы;
- повышает урожайность полевых культур на 20 - 35% (при внесении в рядок на семенное ложе при посеве из сеялки).
Заявленное органическое многокомпонентное удобрение производится следующим образом. В промышленное устройство - смеситель барабанного типа, в процессе вращения барабана, засыпается цеолит и добавляется жидкий эффлюент, до полного впитывания цеолитом, в следующих пропорциях, % по весу: цеолит - 31 и эффлюент - 31. Затем засыпается следующая партия цеолита и добавляется жидкий гумат калия, до полного впитывания цеолитом, в следующих пропорциях, % по весу: цеолит - 15 и гумат калия - 21. Вращение барабана при засыпке каждой партии длится 5 - 7 минут, до полного впитывания жидкого компонента, и превращения удобрения в единообразную сыпучую массу. Затем две партии полученных миксов загружаются в барабан в определенной пропорции и смешиваются до единообразной сыпучей массы.
Указанное соотношение ингредиентов в многокомпонентном удобрении по данным вегетационных и полевых опытов оказалось наиболее эффективным по сравнению с другими соотношениями.
Были приготовлены 4 состава многокомпонентного удобрения, соотношения ингредиентов которых представлены в таблице 5. Состав №3 был определен, в том числе, на основе максимального впитывания цеолитом жидких компонентов удобрения.
Соотношения ингредиентов многокомпонентного удобрения, % по массе
(центральная зона Самарской области)
Составы комплексного удобрения в четырехкратной повторности помещали в сосуды для исследований, в которые высевали тест - объект (растение - биоиндикатор) - культуру кресс - салат, сорт «Дукат» (норма высева - 1 г/м2). Растения кресс-салата убирали через 10 дней после полных всходов, и определяли урожайность (таблица 6).
Урожайность составов многокомпонентного удобрения
Исследования показали, что наибольшая прибавка урожайности обеспечивается составом №3 при соотношении компонентов удобрения, %: цеолит - 46, эффлюент - 33 и гумат калия - 21.
Созданное многокомпонентное удобрение позволяет утилизировать путем переработки различные органические отходы и сырье, что снижает экологическую нагрузку на окружающую среду, способствует восстановлению природного углеродного цикла, позволяет предприятиям решать вопросы утилизации отходов в соответствии с экологическим законодательством, а также позволяет получать органическую продукцию.
Заявленное органическое многокомпонентное удобрение имеет повышенное содержание следующих микроэлементов в органической легкодоступной для растений форме и природных веществ: Калий - элемент молодости клеток; сохраняет и удерживает воду, повышая вязкость протоплазмы; усиливает образование сахаров и их передвижение по тканям; повышает толщину клеточных стенок, устойчивость к полеганию, болезням, засухе и низкой температуре; Кальций - стимулирует рост растений и развитие корневой системы; усиливает обмен веществ и активирует ферменты; повышает вязкость протоплазмы; активизирует фотосинтез; Кремний - омолаживает клетки; повышает иммунитет, стрессоустойчивость к неблагоприятным условиям и тургор растений; Гуминовые вещества - способствуют активизации процессов восстановления плодородия почвы, повышают продуктивность культур, усиливают иммунитет растений.
Заявленное органическое многокомпонентное удобрение имеет за счет своих компонентов следующие преимущества: цеолит - обеспечивает высокую ионообменную активность удобрения, обеспечивающую повышенное усвоение труднодоступных питательных элементов их почвы; эффлюент - высокое содержание органического вещества, отсутствие патогенной микрофдоры, семян сорняков и гельминтов, биохимически активные вещества (аминокислоты, фитогормоны, почвенные антибиотики и другие); гумат калия - гуминовые вещества, калий и фосфор, микроэлементы, слабощелочная рН.
Исследования эффективности нового органического многокомпонентного удобрения проводились в 2017 - 2021 гг. на опытном поле Самарского ГАУ: центральная зона Самарской области (южная лесостепь Заволжья), почва - чернозем типичный среднемощный тяжелосуглинистый, гумус - 5,9%.
Исследования проводили в полевом двухфакторном стационарном опыте, заложенном в 2017 году в рамках научной темы «Цифровое органическое земледелие», на полях зернопаропропашного севооборота: 1) чистый пар; 2) озимая пшеница; 3) яровая пшеница твердая; 4) горох; 5) ячмень яровой; 6) подсолнечник.
Сорт озимой пшеницы - «Бирюза» (оригинатор: Самарский НИИСХ - филиал СамНЦ РАН, п.г.т. Безенчук).
Количество и площади делянок, площадь поля: вариантов на поле - 9; повторности - 3; количество делянок - 27; площадь делянки - 31,5 м2; опытная площадь поля - 0,0851 га. Размещение делянок - последовательное.
Норма высева - 4,5 млн. всхожих семян, посев одновременно с внесением удобрений из бункера сеялки в рядок на семенное ложе.
Факторы: А - удобрения; В - препараты.
Фактор А: А1 - контроль, А2 - минеральные удобрения, А3 - многокомпонентное органическое удобрение на основе цеолита.
Фактор В: В1 - контроль, В2 - пестициды, В3 - биопрепараты.
Под озимую пшеницу при посеве вносили:
А2 - 100 кг/га нитроаммофоски (16:16:16), норма внесения определялась из расчета объема бункера, стоимости минерального удобрения и безопасного количества минерального азота для проростков озимой пшеницы.
А3 - 200 кг/га многокомпонентного органического удобрения на основе цеолита, с функциями почвоулучшителя и биостимулятора, включающего цеолитовую крошку с размером частиц 1,0-5,0 мм, эффлюент и гуматы калия, при следующем соотношении компонентов, по массе, %:
- цеолит - 46;
- эффлюент - 33;
- гумат калия - 21.
Результаты по опытному полю Самарского ГАУ:
Урожайность озимой пшеницы, т/га (2017 - 2021 гг.)
контролю
В1 - контроль
Урожайность озимой пшеницы в среднем за пять лет исследований на варианте с многокомпонентным органическим удобрением «Цеолит + Эффлюент + Гумат калия» превышала урожайность при внесении нитроаммофоски на 1,6-5,5 % и контроль (А1В1) на 11,3 - 22,5%.
Увеличение урожайности по другим культурам, в среднем за 2017 - 2021 гг., % к варианту с нитроаммофоской: яровая пшеница твердая - на 2,5 - 7,5, горох - 3,8 - 8,2.
Увеличение урожайности по другим культурам, в среднем за 2017 - 2021 гг., % к контролю (А1В1): яровая пшеница твердая - на 14,1 - 19,1, горох - 17,8 - 24,7.
В лабораторных вегетационных опытах (четырехкратный посев в трехкратной повторности) прибавка надземной биомассы по отношению к контролю (без удобрений) на томатах составила 12,4 - 26,5%, столовой свеклы - 23,4 - 30,0%, газонной травы - до 33,2%.
Таким образом, многокомпонентное органическое удобрение на основе наноструктурного цеолита с функциями почвоулучшителя и биостимулятора не уступает нитроаммофоске по воздействию на урожайность озимой пшеницы. Также на других зерновых колосовых и зернобобовых культурах предлагаемое органическое удобрение по воздействию на урожайность превосходит минеральное удобрение нитроаммофоску.
Для развития и распространения технологий органического земледелия, и декарбонизации АПК в целом, данные результаты являются крайне перспективным фактором, учитывая положительное воздействие органических удобрений на плодородие почвы, экологическое состояние агроэкосистемы, возможность получения «органической» продукции, более низкую себестоимость и стоимость внесенных многокомпонентных органических удобрений из расчета на 1 га.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Комплексное удобрение на основе диатомита и цеолита | 2023 |
|
RU2805874C1 |
Комплексное органо-минеральное удобрение на основе диатомита | 2023 |
|
RU2800714C1 |
СОСТАВ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ С ЛУЗГОЙ ГРЕЧИХИ | 2023 |
|
RU2813901C1 |
Органическая комплексная подкормка растений с функцией почвоулучшителя | 2021 |
|
RU2756819C1 |
СОСТАВ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ | 2022 |
|
RU2797002C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННОГО УДОБРЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПОДСТИЛОЧНОГО КУРИНОГО ПОМЕТА И ЛЕОНАРДИТА | 2022 |
|
RU2794351C1 |
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКОГО УДОБРЕНИЯ | 2019 |
|
RU2713692C1 |
ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЕ УДОБРЕНИЕ (ВАРИАНТЫ) | 2007 |
|
RU2351576C1 |
Способ приготовления органического удобрения | 2016 |
|
RU2618313C1 |
СПОСОБ ВЛИЯНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА СОДЕРЖАНИЕ МЕДИ И ЦИНКА В РАСТЕНИЯХ ЯРОВОГО РАПСА | 2021 |
|
RU2760218C1 |
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Многокомпонентное органическое удобрение на основе наноструктурного цеолита с функциями почвоулучшителя и биостимулятора включает цеолитовую крошку с размером частиц 1,0-5,0 мм, эффлюент и гумат калия. Все компоненты взяты при определенном соотношении. Изобретение позволяет повысить содержание азота, фосфора, калия, кремния, гуминовых веществ и органического вещества в единице массы удобрения, а также обеспечить заявленное удобрение функциями почвоулучшителя и биостимулятора. 7 табл.
Многокомпонентное органическое удобрение на основе наноструктурного цеолита с функциями почвоулучшителя и биостимулятора, включающее цеолитовую крошку с размером частиц 1,0-5,0 мм, эффлюент и гумат калия при следующем соотношении компонентов, по массе, %:
цеолит - 46;
эффлюент - 33;
гумат калия - 21.
CN 111348964 A, 30.06.2020 | |||
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО СОРБЦИОННО-СТИМУЛИРУЮЩЕГО ПРЕПАРАТА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ АЛЛЕЛОТОКСИЧНОСТИ ПОЧВ | 2020 |
|
RU2759172C1 |
RU 95119212 A, 27.10.1997. |
Авторы
Даты
2022-10-11—Публикация
2022-04-08—Подача