Органоминеральное удобрение на основе низинного торфа Российский патент 2023 года по МПК C05F11/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к производству жидких органоминеральных удобрений для выращивания зерновых культур в условиях открытого грунта.

Изобретение обеспечивает повышение урожайности злаковых сельскохозяйственных культур и улучшение качества зерна, а компоненты, входящие в состав, позволяют применять удобрение в органическом земледелии.

Известно органоминеральное удобрение, включающее бурый уголь, торф, известняк и/или отходы мела, природные фосфоритные и кварц-глауконитовые руды, при этом содержание компонентов распределяется следующим образом, мас. %: бурый уголь - 25-35, торф - 10-15, фосфоритная руда - 20-30, кварц-глауконитовая руда - 15-25, известняк и/или отходы мела - 15-25 (Патент РФ №2096393, МПК C05F 11/02, 1997).

Недостаток известного удобрения заключается в том, что оно не содержит необходимый комплекс питательных веществ, который должен обеспечивать оптимальное развитие растений, что в конечном счете сказывается на их продуктивности.

Кроме того, чтобы нейтрализовать кислотность торфа вводят большое количество извести, что увеличивает трудоемкость процесса и его затраты.

Известно гранулированное удобрение на основе торфа, содержащее торф, минеральные удобрения и сорбент - природный цеолит при соотношении торфа и цеолита 2,5:1,0 -10,0:1,0 при следующем соотношении компонентов, мас. %:

торф (сухого вещества) - 44-65 цеолит - 5-22 минеральные удобрения - 23-45.

(Патент РФ №2121489, МПК C10F 7/00, C05F 11/00, 1998).

Недостаток известного удобрения состоит в том, что оно подкисляет почву, т.к. не содержит раскислителя, который необходим для нейтрализации кислотности торфа, входящего в состав удобрения, что ведет к ухудшению физико-химических свойств указанного удобрения, и в случае его использования снижает плодородие почвы, т.е. необходимы дополнительные агротехнические мероприятия по раскислению почвы.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является органоминеральное удобрение на основе торфа, содержащее торф, минеральные добавки, раскислитель, борогипс и кислоту ортофосфорную, в качестве раскислителя используют щелочь - гидроксид калия в соотношении гидроксид калия и торф 1:29,6-37,5, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

торф - 71,0-75,0 борогипс - 7,0-7,4 гидроксид калия - 2,0-2,4 минеральные добавки - 16,0-19,0 кислота ортофосфорная - 0,8-0,9.

(Патент РФ №2346917, МПК C05F 11/02, опубликовано: 20.02.2009).

Недостатком известного органоминерального удобрения является содержание борогипса в составе, так как он характеризуется неоднородностью компонентов, является отходом химической промышленности, а его компоненты могут привести к загрязнению окружающей среды. Борогипс получают путем производства бора сернокислым методом, а готовый продукт представляет собой пастообразную консистенцию, что обусловливает его применение в производстве сухих или гранулированных удобрений. Основная составляющая борогипса - сульфат кальция, при избытке его содержания в почве происходит связывание соединений железа, что делает данный микроэлемент недоступным для растений, что ведет за собой последующую цепочку - нарушение усвоения корневой системой растений азота, калия и бора.

Кроме того, в составе удобрения отсутствуют сульфат цинка, сульфат меди и соединения серы, что делает состав удобрения менее сбалансированным, и как следствие, снижает возможность его применения в органическом земледелии, что приводит к неизбежному снижению способности повышения сбора урожая с посевных площадей и обеспечение высоких качественных характеристик.

Технической задачей изобретения является разработка органоминерального удобрения с повышенной сбалансированностью и способностью применения в органическом земледелии.

Технический результат достигается тем, что органоминеральное удобрение на основе низинного торфа, содержащее торф, минеральные добавки в виде азота, фосфора и калия, в качестве раскислителя используют щелочь - гидроксид калия дополнительно, в качестве торфа используют низинный торф с очисткой от крупных растительных остатков, смешивают с водопроводной водой и затем под воздействием гидроксида калия в соотношении гидроксид калия и торф 1:10,5-11 и кавитационно-гравитационного процесса в течение часа при температуре 70-80 градусов получают концентрат, который фильтруется при помощи центрифуги ОГШ 221, в готовый раствор добавляют азот, фосфор, калий и ионы металлов - хелат цинка и хелат меди и серу при следующем соотношении компонентов, мас. %:

водопроводная вода 60 низинный торф 22 гидроксид калия 2,0-2,1 азот 5,5-6 фосфор 0,1-0,2 калий 0,7-1,0 хелат цинка 1,5-2,0 хелат меди 3,0-3,2 сера 2,7-3,0

В основу органоминерального удобрения входит низинный торф. Данное название говорит о положении природного ископаемого в рельефе. В сравнении с другими видами, торф низинный обладает меньшей кислотностью.

Низинный торф содержит гуминовые кислоты (до 40%) и фульвовые кислоты (до 17%).

Опытным путем доказано, что гуминовые кислоты не растворимы в водном растворе, но легко растворимы в растворах щелочных, а более эффективнее растворение происходит при повышенных температурах от 70 до 80°С, при растворении гуминовые кислоты образуют гуматы - соли, которые в дальнейшем легко усваиваются корневой системой растений.

В необработанном низинном торфе щелочами, гуматы присутствуют в виде нерастворимых солей, процесс ионизации с молекулами металлов не происходит, что делает их недоступными для усвоения растений. Для того чтобы этот процесс запустить, необходимо при производстве ограноминерального удобрения добиться полного растворения гуматов щелочами - гидроксидом калия.

Фульвовые кислоты получают путем экстрагирования из гумуса содержащегося в низинном торфе с помощью сильных кислот. Фульвовые кислоты легко вступают в реакцию с простыми неорганическими молекулами минеральных веществ и разбивают их на биодоступные вещества - ионы. Ионизированные минеральные вещества в совокупности с фульвовыми кислотами имеют способность проникать в клеточные мембраны растений, а также легко усваиваться корневой системой растений.

В заявленном техническом решении эту проблему решают путем смешивания низинного торфа с водопроводной водой и щелочью. Соотношение гидроксида калия и торфа 1:10,5-11. Полученную смесь помещают в механический генератор кавитации и воздействуют на концентрат кавитационно-гравитационным процессом в течение часа при температуре 70-80 градусов, в результате чего образуются каверны (кавитационные пузырьки). Выделяющейся в процессе схлопывания каверны энергии достаточно для возбуждения, ионизации и диссоциации молекул воды, газов и веществ с высокой плотностью пара при этом выделяется температура и энергия.

Полученный концентрат обогащен гуминовыми и фульвовыми кислотами, щелочь (гидроксида калия) и нагнетание температуры, соли этих кислот делают водорастворимыми, следовательно, в дальнейшем при попадании в почву легкоусваиваемыми для растений. Следующим технологическим этапом становится фильтрация при помощи центрифуги ОГШ 221 и добавление хелата меди и хелата цинка, серы.

Экспериментальным путем доказано, что соотношение гидроксида калия и торфа 1:10,5-11 при изготовлении состава органоминерального удобрения и использование повышенной температуры 70-80 градусов в технологическом процессе обеспечивает полное растворение солей гуматов в низинном торфе. Полученный водорастворимый концентрат темно-коричневого цвета, имеет уровень рН 8,5-10,5 и плотность продукта 1,1-1,3 г/см³.

Гидроксид калия, входящий в состав органоминерального удобрения, не превышает 1,5% от общего состава концентрата, что позволяет вносить концентрат одновременно в баковых смесях с пестицидами и протравителями и имеет низкие нормы расхода на 1 Га.

В процессе гумификации растительных остатков (мхов, вейников, хвощей, тростников, и др.) преобладающая часть азота переходит в состав азотосодержащих гуминовых кислот, в процессе расскисления низинного торфа гидроксидом калия содержание минерального элемента в виде азота входящих в состав органоминерального удобрения составило 5,5-6%. Азот является главным элементом, обеспечивающим активный рост и развитие растений в начале вегетации.

Содержание фосфора в органоминеральном удобрении представлено в минерально-растворимой форме и составляет 0,1-0,2%). Фосфор имеет доступную для растений форму, так как на этот процесс оказывает большое влияние применение щелочи (КОН). Даже такой небольшой процент содержания фосфора в составе органоминерального удобрения оказывает влияние на энергетические процессы в клетках злаковых растений, что способствует повышению урожайности и иммунитета растений к различным видам заболеваний.

Масса калия в органоминеральном удобрении составляет 1,0%, что положительно характеризует состав, так как валовое содержание калия в торфе в среднем находится в пределах от 0,16 до 1,16%.

В жизнеобеспечении злаковых культур, калий считается важнейшим минеральным элементом и при взаимодействии с азотом и фосфором, оказывает влияние на активный рост и развитие зеленых частей растения и, как следствие, обеспечивает продуктивно высокую урожайность. Калий перестает усваиваться злаковыми культурами к началу молочной спелости, и в дальнейшем влияет на качество зерна и клейковины.

Цинк и медь в органоминеральном удобрении представлены в легкодоступной для растений хелатной форме и составляют 2,0% и 3,2%. Они легко усваивается растениями поскольку, содержащиеся в их составе неорганические вещества находятся в органических молекулах. Хелатирующим агентом выступает гуминовая кислота, обволакивая стенки молекул, образуя своего рода «микрокапсулы». Данного рода «микрокапсулы» с микроэлементами злаковые растения воспринимают как собственные, поэтому они эффективнее поглощаются корневой системой растений. За счет этого, усвояемость органоминерального удобрения, обогащенного хелатом цинка и хелатом меди, происходит активнее.

Наличие серы в органоминеральном удобрении составляет 3%, что оказывает существенное влияние на образование хлорофилла в молодых растениях, а также ведется активное производство белка и синтез масел в процессе вегетации растений. Повышается качество продукции, белок, клейковина и улучшается аминокислотный процесс.

Органоминеральное удобрение для зерновых культур, на основе низинного торфа, с добавлением, азота, фосфора, калия, серы и обогащенное хелатными формами металлов цинка и меди позволяет усваивать почвенные микроэлементы до 90%, что снижает химическую нагрузку на почву в несколько раз.

Заявленный состав органоминерального удобрения направлен на устранение дефицита цинка и меди в посевах зерновых культур. Органические и минеральные компоненты, входящие в состав удобрения, находятся в сбалансированном соотношении. Экспериментальным путем была определена потребность злаковых культур в потреблении элементов, заявленных в составе органоминерального удобрения.

Преимуществом заявленного органоминерального удобрения по сравнению с известными аналогами является: сбалансированный состав, который позволяет применять удобрение в органическом земледелии; способность повышения сбора урожая с посевных площадей и обеспечение высоких качественных характеристик: зерновые культуры (озимая пшеница) - прибавка урожайности до 7-12%; увеличение содержания клейковины 1-2,6%; снижение производственных затрат труда за счет уменьшения использования азотных и микроудобрений; обеспечение экологической устойчивости агрофитоценозов за счет снижения токсичности тяжелых металлов; норма расхода в баковой смеси при обработке вегетирующих злаковых растений-0,5 л/1 га при кратности обработки 1-2 раза.

Способ получения удобрения: измельченный просеянный низинный торф 22 кг смешивают с водопроводной водой 60 кг и щелочью (КОН) в количестве 2,0-2,1 кг. Полученную смесь помещают в механический генератор кавитации и воздействуют на концентрат кавитационно-гравитационным процессом в течение часа при температуре 70-80 градусов. Далее раствор фильтруется при помощи центрифуги ОГШ 221. После чего в него добавляют минеральные добавки (азот - 5,5-6 кг, фосфор - 0,1-0,2 кг, калий - 1,0 кг). В полученную массу добавляют хелат меди 2,0 кг и хелат цинка 3,2 кг, серу - 3 кг и полученный концентрат разливают по пластиковым тарам объемом 10 литров.

Органоминеральное удобрение представляет собой жидкий концентрат темно-коричневого цвета имеющее высоко-щелочной уровень рН 8,5-10,5 и плотность продукта 1,1-1,3 г/см³.

Пример 1.

Органоминеральное удобрение для ярового ячменя, мас. %

водопроводная вода 60 низинный торф 22 гидроксид калия 2,0 азот 5,5 фосфор 0,1 калий 0,7 хелат цинка 1,5 хелат меди 3,0 сера 2,7

Для получения органоминерального удобрения для ярового ячменя берут 22 кг низинного торфа, смешивают с 60 кг водопроводной воды и вносят щелочь - гидроксида калия 2,0 кг. В течение часа при температуре 70-80 градусов и кавитационно-гравитационного процесса получают концентрат, который фильтруют фильтруется при помощи центрифуги ОГШ 221 и в него добавляют азот - 5,5 кг, фосфор - 0,1 кг, калий - 0,7 кг, добавляют ионы металлов - хелат цинка - 1,5 кг и хелат меди - 3,0 кг; сера -2,7 кг.

Полученный концентрат разливают в пластиковые тары объемом 10 л. Органоминеральное удобрение имеет рН 8,5-10,5 и плотность продукта 1,1-1,3 г/см³.

Органоминеральное удобрение для озимой пшеницы готовят по примеру 1.

Пример 2.

Органоминеральное удобрение для озимой пшеницы, мас. %

водопроводная вода 60 низинный торф 22 гидроксид калия 2,1 азот 6 фосфор 0,2 калий 1,0 хелат цинка 2,0 хелат меди 3,2 сера 3,0

Полученный водорастворимый концентрат органоминерального удобрения в двух примерах имеет жидкую структуру, темно-коричневый цвет, уровень рН 8,5-10,5 и плотность продукта составляет - 1,1-1,3 г/см³.

Заявленное органоминеральное удобрение рекомендовано для злаковых культур, применимо в органическом земледелии и направлено на устранение дефицита цинка и меди в посевах.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к производству жидких органоминеральных удобрений для выращивания зерновых культур в условиях открытого грунта. Органоминеральное удобрение на основе низинного торфа содержит торф, минеральные добавки в виде азота, фосфора и калия, ионы металлов - хелат цинка и хелат меди, и серу, в качестве раскислителя используют щелочь - гидроксид калия. При этом используют низинный торф с очисткой от крупных растительных остатков, который смешивают с водопроводной водой и затем под воздействием гидроксида калия в соотношении гидроксид калия и торф 1:10,5-11 и кавитационно-гравитационного процесса в течение часа при температуре 70-80 градусов получают концентрат, который фильтруется при помощи центрифуги. В готовый раствор добавляют азот, фосфор, калий, ионы металлов - хелат цинка и хелат меди, и серу при соотношении компонентов, кг: водопроводная вода 60, низинный торф 22, гидроксид калия 2,0-2,1, азот 5,5-6, фосфор 0,1-0,2, калий 1,0, хелат цинка 3,2, хелат меди 2,0, сера 3,0. Изобретение обеспечивает повышение урожайности злаковых сельскохозяйственных культур и улучшение качества зерна.

Органоминеральное удобрение на основе низинного торфа, содержащее торф, минеральные добавки в виде азота, фосфора и калия, в качестве раскислителя используют щелочь - гидроксид калия, отличающееся тем, что в качестве торфа используют низинный торф с очисткой от крупных растительных остатков, который смешивают с водопроводной водой и затем под воздействием гидроксида калия в соотношении гидроксид калия и торф 1:10,5-11 и кавитационно-гравитационного процесса в течение часа при температуре 70-80 градусов получают концентрат, который фильтруется при помощи центрифуги, в готовый раствор добавляют азот, фосфор, калий и ионы металлов - хелат цинка и хелат меди, и серу при следующем соотношении компонентов, кг:

водопроводная вода 60 низинный торф 22 гидроксид калия 2,0-2,1 азот 5,5-6 фосфор 0,1-0,2 калий 1,0 хелат цинка 3,2 хелат меди 2,0 сера 3,0